WO2023144343A1 - Laserpackage und verfahren zum bestimmen eines laserlichtversatzes in einem laserpackage - Google Patents

Laserpackage und verfahren zum bestimmen eines laserlichtversatzes in einem laserpackage Download PDF

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WO2023144343A1
WO2023144343A1 PCT/EP2023/052078 EP2023052078W WO2023144343A1 WO 2023144343 A1 WO2023144343 A1 WO 2023144343A1 EP 2023052078 W EP2023052078 W EP 2023052078W WO 2023144343 A1 WO2023144343 A1 WO 2023144343A1
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WO
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Prior art keywords
laser
package
marking
laser package
laser beam
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/052078
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Nicole BERNER
Jan Marfeld
Jan Seidenfaden
Erik Heinemann
Original Assignee
Ams-Osram International 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 Ams-Osram International Gmbh filed Critical Ams-Osram International Gmbh
Publication of WO2023144343A1 publication Critical patent/WO2023144343A1/de

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action

Definitions

  • the present application claims the priority of German patent application no.
  • the present invention relates to a laser package with a position marking for determining a laser light offset in the laser package and a method for determining a laser light offset in a laser package.
  • Background 5 When using lasers, laser components or laser packages in an application, a very precise alignment of a beam coupled out of the laser package into another system (eg optics) connected to the laser package is usually necessary.
  • active adjustment the laser package is actively operated when adjusting the package or when adjusting the additional system
  • passive adjustment the package housing or predefined markings on the housing are aligned when the laser package is inactive, such as5 e.g . an alignment of a metallization edge to the base plate or to fiducals on the housing cover of the package.
  • Active adjustment is very complex, slow and expensive.
  • active adjustment has so far only been possible with a snap curing or UV curing process, through which the laser package is first fixed with an adhesive and then hardens in position. This limits the interconnect options, the order of the process flow, and the number of consecutive assembly steps.
  • passive adjustment on the other hand, only the housing or 5 reference markers (fiducals) are used for adjustment. Tolerances of the individual components and tolerances during the assembly processes that can arise during the manufacture of the laser package therefore add up, which is why it is often not possible to achieve sufficient precision with passive adjustment. A passive adjustment is therefore cheaper, but significantly less precise.
  • Claim 15 names the features of a laser package according to the invention, comprising a position marking for determining a laser light offset in the laser package. Further embodiments are the subject matter of the subclaims.
  • the laser package includes a position marking on an outer surface of the housing of the laser package, which indicates a possible laser light offset in the laser package.
  • the laser light offset can be an offset from the laser package real emitted laser beam relative to the target position and target direction of a laser beam ideally emitted by the laser package.
  • the laser light offset can arise, for example, due to component tolerances of the individual components of the laser package, or tolerances in the manufacturing process of the laser package.
  • the position marking is generated after the assembly of the laser package, so that it is independent of possible tolerances, and is related to a reference on the housing of the laser package, so that based on the reference and the position marking, the exact position and direction of the laser package emitted laser light emerges. Using this information, the laser package can then be adjusted passively and with high precision in an application.
  • a photosensitive area is provided on the laser package housing, which is exposed after assembly of the laser package during laser operation thereof by means of a laser beam emitted by the laser package.
  • the position marking is produced by exposing the photosensitive area, in particular in the area in which the laser beam impinges on the photosensitive area. Since the position marking can be generated directly after the assembly of the laser package, for example during the final testing of the same, the technical complexity for generating this marking is significantly reduced compared to an active adjustment of the laser package.
  • At least one embodiment proposes a method for determining a laser light offset in a laser package, or a method for generating a position marking on the laser package.
  • the laser package comprises a carrier substrate and at least one laser device arranged on the carrier substrate for emitting laser light.
  • the at least one laser device is surrounded by a housing cover or the housing cover forms a cavity with the carrier substrate, in which the at least one laser device is arranged, and the housing cover has a light exit window through which a laser beam is emitted from the laser package during intended use of the laser package.
  • the procedure for determining a laser light offset in the laser package or for generating a position marking on the laser package includes the following steps:
  • the laser package with at least one photosensitive area on a surface of the housing cover and/or carrier substrate, in particular on a surface of the housing cover and/or carrier substrate lying outside the cavity;
  • the position marking indicates in particular the position and/or direction of the central axis of the laser beam actually emitted by the laser package in relation to a target position and/or target direction or in relation to a target exit location and/or a target axis of one of the laser package or from the Laser package ideally emitted laser beam.
  • the position marking, target position and/or target direction is related to at least one reference on the housing cover and/or the Carrier substrate, wherein the reference can be formed, for example, by a reference surface, a reference edge, a reference line, several reference points, or the like, which is/are located on the housing cover and/or the carrier substrate.
  • the relationship between the position marking, target position and/or target direction and the at least one reference can indicate the exact position of the position marking and thus the exact position and direction of the laser beam emitted from the laser package in relation to the reference. Using this information, the laser package can then be adjusted in relation to the at least one reference—even without activating the laser package, ie passively.
  • the position and/or direction of the central axis of the laser beam actually emitted by the laser package can deviate in particular from the desired position and/or desired direction of a laser beam ideally emitted by the laser package.
  • the actually emitted laser beam can be tilted and/or shifted and/or twisted in relation to an ideal laser beam emitted from the laser package.
  • Such tilting and/or shifting and/or twisting can result, for example, due to component tolerances of the individual components of the laser package, or tolerances in the manufacturing process of the laser package.
  • the photosensitive area can, for example, comprise a photosensitive layer which can be changed permanently or reversibly (eg a discoloration or a mechanical opening).
  • the housing cover and/or the carrier substrate can also include a photosensitive material, at least in the photosensitive area, which can be changed by a concentrated influence of light or incidence of laser light.
  • the step of deflecting the laser beam takes place by means of a reflector module arranged opposite the light exit window.
  • the step of deflecting the laser beam can accordingly include arranging a reflector module opposite the light exit window.
  • the reflector module can be, for example, a prism, a mirror or a comparable element or module, by means of which the laser beam emitted by the at least one laser device, after the laser beam has been coupled out of the laser package through the exit window, in the direction of the at least one photo-sensitive area is deflected.
  • the step of arranging the reflector module opposite the light exit window can take place, for example, after assembly of the laser package has taken place; in particular, the step of arranging the reflector module can take place during final testing of the laser package.
  • the at least one laser device or the laser package is then activated or switched on as part of the final testing and the laser beam emitted by the laser device or the laser package is deflected by the reflector module in the direction of the at least one photosensitive area.
  • a marking can be produced on a photosensitive layer/a photosensitive material of the at least one photosensitive area.
  • the reflector module is arranged opposite the light exit window in relation to the at least one reference.
  • the structure for determining a laser light offset in the laser package or for generating the position marking on the laser package is always identical based on the at least one reference for several laser packages, so that the laser light offset of a laser package is always based on the at least one reference can be specified. Based on the at least one reference, this allows precise conclusions to be drawn about the position/direction/angle of the laser beam decoupled from the laser package by means of the position marking, without taking into account the tolerances of the process chain or the various components of the laser package to have to.
  • the position marking is generated by irradiating or exposing the at least one photosensitive area to the laser beam.
  • a discoloration or a mechanical opening of a photosensitive layer or a photosensitive material is produced in or on this area. This discoloration or mechanical opening can form the position marking, for example.
  • the at least one photosensitive area is formed by an array of a plurality of photosensitive subareas.
  • the at least one photosensitive area By irradiating or exposing the at least one photosensitive area, for example, only a number of the multiple photosensitive subareas can be colored or mechanically opened and thus form the position marking.
  • a number of the multiple photosensitive sub-areas can mean in particular a real subset of the multiple sub-areas, ie a number smaller than the set of the multiple sub-areas. In some embodiments, however, it may also be desired that substantially all of the plurality of sub-areas are at least partially inked or mechanically opened.
  • the method also includes providing a reference marking, in particular a crosshair, in the area or on the at least one photo-sensitive area.
  • a reference marking in particular a crosshair
  • An offset between the reference marking and the position marking can in particular specify a positional and/or directional offset of the central axis of the laser beam compared to the desired position and/or desired direction of a laser light ideally emitted from the laser package.
  • the reference marking relates to the at least one reference on the housing cover and/or the carrier substrate, so that conclusions can be drawn about a precise adjustment of the laser page in an application on the laser package afterwards.
  • the method also includes dividing the laser package into a class, in particular a laser class, the laser package being divided into a class according to the position of the position marking relative to the reference marking.
  • a classification can in particular also be called “binning”, in which laser packages are divided into different classes after or during their production according to their quality, emission color and/or emission direction.
  • binning can be implemented in this way, for example that a laser package is found to be "good” if a position marking produced by the method mentioned is within a specified reference marking, or found to be “not good” if a position marking produced by the method mentioned is at least partially outside Binning can also be implemented in such a way that laser packages are divided into classes based on their position and/or direction offset from the central axis of the emitted laser beam (squinting angle).
  • the laser packages can be divided into classes in relation to a target coordinate system in such a way that a first class is formed by laser packages in which the central axis of the emitted laser beam lies around the origin of the target coordinate system, and a second class by laser packages in which the central axis of the emitted laser beam lies in the first square of the target coordinate system, a third class is formed by laser packages in which the central axis of the emitted laser beam lies in the second square of the target coordinate system, etc.
  • the origin of the target coordinate system can correspond to the central axis of an ideally emitted laser beam.
  • An offset of the centerline of an actual emitted laser beam from the origin may correspondingly indicate a positional and/or directional offset of the centerline of the emitted laser beam, and the laser packages may correspond to a "similar" or substantially no position - and/or divided into classes offset in direction.
  • the at least one photosensitive area is arranged on the exit window.
  • the position marking is then generated by irradiating the at least one photosensitive area on the exit window.
  • this can be a layer or a thin film comprising a photosensitive material on the exit window.
  • the exit window can be made of glass, for example.
  • the laser beam is deflected by means of an optical element within the laser package, the optical element being part of the laser package.
  • the position marking can be produced by irradiating or exposing the at least one photosensitive area by mechanically opening the photosensitive material in the area in which the laser beam impinges on the material.
  • This mechanical opening can then form the position marking and the State the position and/or direction of the laser beam emitted from the laser package.
  • the photosensitive material can be "opened” by the laser radiation itself, but it is also conceivable to remove the exposed material in a further step (similar to a lacquer to be exposed).
  • a laser package with a position marker for determining a laser light offset in the laser package is also specified.
  • the laser package comprises a carrier substrate, at least one laser device which is arranged on the carrier substrate and is designed to emit a laser beam, and a housing cover which is arranged on the carrier substrate and forms a cavity with the carrier substrate.
  • the at least one laser device is arranged in the cavity, and the housing cover has a light exit window through which a laser beam is emitted from the laser package during intended use of the laser package.
  • the laser package has at least one photosensitive area on a surface of the housing cover and/or carrier substrate lying outside the cavity, as well as the position marking.
  • the position marking is arranged on the at least one photosensitive area and indicates the position and/or direction of the central axis of the laser beam emitted during the intended use of the laser package in relation to a target position and/or target direction.
  • the position marking and/or target position and/or target direction is related to at least one reference on the housing cover and/or the carrier substrate.
  • the laser package can in particular be a laser package that has been produced or processed or measured using the above method.
  • the at least one photosensitive area is formed by an array of a plurality of photosensitive subareas.
  • the photosensitive areas can each comprise a photosensitive layer or a photosensitive material and be arranged in a matrix arrangement at a distance from one another. Between the partial areas there can be areas that do not include any photosensitive material.
  • the laser package also includes a reference marking, in particular a crosshair, in the area or on the at least one photosensitive area.
  • a reference marking in particular a crosshair
  • An offset between the reference marking and the position marking can in particular indicate a position and/or direction offset of the central axis of the laser beam compared to the target position and/or target direction of a laser light ideally emitted from the laser package.
  • the reference marking can be, for example, a marking painted or printed on the at least one photosensitive area, such as a crosshair, a coordinate system, or another type of target marking.
  • the photosensitive area can be formed by an array of several photosensitive partial areas, with the array structure already specifying a type of coordinate system and thus a target marking. It is also conceivable that the at least one photosensitive area has elevations or recesses that represent a target marking or reference marking.
  • the reference marking is related to the at least one reference on the housing cover and/or the carrier substrate, so that conclusions can be drawn about a positional and/or directional offset of the central axis based on the laser package with the reference marking and the position marking of the laser beam emitted by the laser package can be drawn, thereby enabling precise adjustment of the laser page in an application.
  • the at least one photosensitive area is arranged on the exit window.
  • the position marking can also be arranged on the exit window or on the at least one photosensitive area on the exit window. In this case, the position marking can be formed by a mechanically opened part of the at least one photosensitive area and, for example, can form a type of aperture for the laser beam on the exit window.
  • the at least one laser device is formed by an edge-emitting laser diode.
  • the laser device can, for example, be operated in a pulsed manner during its intended use. In some embodiments, however, it may also be desirable for this to be operated continuously.
  • the laser device is designed to emit blue, red, green, infrared or ultraviolet light. However, this should not be understood as limiting, because the laser device can also be designed to emit laser light of any other color.
  • the laser package comprises a first, a second and a third laser device or laser diode.
  • the first laser device is designed to emit red laser light
  • the second laser device is designed to emit green laser light
  • the third laser device is designed to emit blue laser light.
  • the laser package with the three laser devices or laser diodes can form a so-called RGB laser package.
  • an RGB laser package can emit red, green and blue light as well as any mixed colors.
  • the laser package can also include more than three laser devices and form, for example, an RGB-IR laser package.
  • an RGB-IR laser package can produce light of different colors Emit red, green, blue and infrared, as well as any mixed colors, such as white.
  • the at least one laser device is formed by a multi-ridge laser diode, in particular an edge-emitting multi-ridge laser diode, which has a number of separate laser channels.
  • the several separate laser channels are in particular closely adjacent to one another and can each emit light of at least slightly different wavelengths. However, it is also conceivable that the laser channels emit light of essentially the same wavelength.
  • the laser package also includes an optical element which is designed to direct a laser beam emitted by the at least one laser device in the direction of the light exit window. Particularly when the at least one photo-sensitive area is arranged on the exit window, the laser beam can be deflected onto the at least one photo-sensitive area by means of an optical element within the laser package.
  • the optical element is part of the laser package and can include a prism and/or a mirror and/or a beam combiner and/or a light guide, etc., for example.
  • the optical element can also be designed to superimpose a light emitted by the first, second and third laser device and to guide it in the direction of the light exit window.
  • the laser package is operated to generate the position marking and the laser beam is deflected to a position on the outside of the package.
  • This area can be photosensitive for permanent marking (eg the material of the outside of the package itself or an additional layer). By deflecting the laser beam onto the photosensitive area, this is structured (creation of the position marking).
  • the laser profile is marked on the photo-sensitive area, for example, or a tile of a photo-sensitive grid pattern is marked.
  • the photo-sensitive area can also have a reference marking, for example as a "reference crosshair" or as a "reference grid”.
  • the reference marking serves in particular as a reference for an analysis (laser light offset) of the laser package.
  • the exact position/direction of the laser beam to the package is known from the position of the marking. If a laser profile is displayed on the photo-sensitive area, additional information about the laser beam can be made visible on the outside of the package (eg Fast Axis/Slow Axis ratio).
  • Position marker in combination with a reference marker can be used for grouping/binning of laser packages
  • FIGS. 4 and 5 show an isometric view of a method for determining a laser light offset in a laser package and an exemplary embodiment of a laser package according to some aspects of the proposed principle;
  • Figures 6 and 7 is an isometric view of another
  • the laser light offset can be an offset of the laser beam actually emitted by the laser package in relation to a target position and target direction or in relation to a target exit location and a target axis of a laser beam ideally emitted by the laser package.
  • a laser beam Li respectively, actually emitted by the laser package 1 can the central axis Mi of the laser beam Li actually emitted by the laser package 1 can be tilted by an angle ⁇ relative to a laser beam L o ideally emitted by the laser package 1 or relative to the central axis M o of the laser beam L o ideally emitted by the laser package 1 .
  • Fig. 1 a laser beam Li, respectively, actually emitted by the laser package 1 can the central axis Mi of the laser beam Li actually emitted by the laser package 1 can be tilted by an angle ⁇ relative to a laser beam L o ideally emitted by the laser package 1 or relative to the central axis M o of the laser beam L o ideally emitted by the laser package 1 .
  • a laser beam L 1 actually emitted by the laser package 1 or the central axis M 1 of the laser beam L 1 actually emitted by the laser package 1 can, on the other hand, be opposite to the laser beam L 0 ideally emitted by the laser package or to the central axis M 0 of the laser beam L 0 ideally emitted by the laser package 1 can be shifted parallel by a distance d.
  • a beam profile S 1 actually emitted by the laser package for example in the form of an ellipse, which has a different beam angle in one direction (fast axis) than in a direction perpendicular thereto (slow axis), compared to an ideal of the
  • the beam profile emitted by the laser package should be rotated by an angle ⁇ around the central axis Mo of the laser beam L 0 ideally emitted by the laser package 1 .
  • the types of laser light offset of a laser package 1 shown separately in Figures 1 to 3 can occur separately for different laser packages depending on the component tolerances of the individual components of the laser package 1, or tolerances in the manufacturing process of the laser package, or in any possible combination of the three species shown occur.
  • FIG. 4 shows a step of a possible method for determining a laser light offset in a laser package 1 or a method for generating a position marking on the laser package
  • FIG. 5 shows a corresponding exemplary embodiment of the laser package 1 with the position marking.
  • the method includes providing a laser package 1.
  • the laser package 1 includes a carrier substrate 2 and at least one laser device 3 arranged on the carrier substrate 2 for emitting laser light.
  • the laser package specifically comprises three laser devices 3a, 3b, 3c, each of which is formed by a laser diode.
  • a first laser diode 3a is used to emit light of a first wavelength ⁇ 1
  • a second laser diode 3b is used to emit light of a second wavelength ⁇ 2
  • a third laser diode 3c for emitting light of a third wavelength ⁇ 3 .
  • the wavelengths ⁇ 1 , ⁇ 2 , ⁇ 3 can be, for example, laser light of the colors red, green and blue, and the laser package 1 thus forming a so-called RGB laser package.
  • Downstream of the laser devices is a beam-shaping or light guide element 4, which directs or guides the laser light emitted by the laser devices 3a, 3b, 3c onto an optical element 5.
  • the optical element 5 is designed to superimpose the laser light emitted by the first, second and third laser device 3a, 3b, 3c within the optical element 5 and direct the superimposed laser light in the form of a laser beam in the direction of a light exit window 6 of the laser package 1 to steer.
  • the laser package also includes a housing cover 7 which forms a cavity 8 together with the carrier substrate 2 .
  • the method also includes providing at least one photosensitive area 9 on a surface of the housing cover 7 lying outside of the cavity 8.
  • the laser package shown in FIG. 4 specifically includes two photosensitive areas Regions 9 which are each arranged on a surface of the housing cover 7 lying outside of the cavity 8 .
  • the provision of the photosensitive areas 9 can take place after the assembly of the laser package 1 has taken place, ie after the provision of the laser package 1, or can be integrated into the manufacturing process of the laser package 1.
  • a reflector module 11 is arranged opposite the light exit window and the laser devices 3a, 3b, 3c are energized, so that the laser package 1 emits a laser beam L 1 through the light exit window 6.
  • the reflector module 11 is designed and arranged opposite the light exit window 6 in such a way that the laser beam L 1 is deflected in the direction of the two photosensitive areas 9 in order to produce a position marking 10 .
  • the reflector module 11 can be, for example, a prism, a mirror or a comparable element or module, by means of which the laser beam emitted by the laser package is deflected in the direction of the photosensitive areas 9 .
  • the reflector module 11 is arranged at a predefined position relative to a reference 12 on the housing cover or the carrier substrate, so that the reflector module 11 is always at the same distance and with the same orientation in relation to the reference 12 for different laser packages in front of the light exit window 6 of the respective laser package is arranged.
  • the reference 12 can be, for example, a lateral outer surface of the carrier substrate or one or more fiducals on the housing cover or the carrier substrate, in relation to which the reflector module 11 is arranged opposite the light exit window 6 becomes.
  • the photosensitive areas 9 each have a photosensitive layer or a photosensitive material that discolors or mechanically opens in the areas in which the deflected laser beam Li impinges on the photosensitive material. This discoloration or mechanical opening forms the position mark 10.
  • the position marking 10 can be used to provide information about the position and direction of the central axis Mi of the laser beam Li actually emitted from the laser package 1 compared to a target position and target direction of the central axis Mo of an ideal one emitted from the laser package laser beam are activated.
  • the target position and target direction of the central axis Mo of the laser beam ideally emitted from the laser package in relation to the reference 12 is known, and that the position marking 10 due to the relation between the reflector module 11 and the reference 12 also in relation to the Reference 12 and thus also in relation to the target position and target direction of the central axis Mo of the laser beam ideally emitted from the laser package.
  • This information can then be used to calculate the position and direction of the central axis Mi of the laser beam Li actually emitted from laser package 1 in relation to the target position and target direction of the central axis M o of the laser beam ideally emitted from laser package 1 or an offset between the laser beam actually emitted from laser package 1 emitted laser beam and a laser beam ideally emitted from the laser package.
  • the exit position of the central axis Mi from the laser package of the actually emitted laser beam Li is determined by lengthening the fast axis of the beam profile of the markings generated on the two photosensitive areas 9 .
  • the central axis Mo of the ideally emitted laser beam from the laser package is also shown in comparison to the central axis Mi of the actually emitted one Laser beam Li is offset.
  • the laser package 1 can then be adjusted according to the offset of the actually emitted laser beam Li in an application in such a way that the laser beam can be coupled precisely into an element such as an optic that is connected to the laser package 1, without the Laser package must be energized or activated again.
  • the adjustment of the laser package 1, on the other hand, can be carried out passively and nevertheless extremely precisely due to the known exit position of the central axis Mi of the actually emitted laser beam Li from the laser package 1.
  • FIG. 6 shows an isometric view of a further exemplary embodiment of a method for determining a laser light offset in a laser package or a further exemplary embodiment of a method for generating a position marking on the laser package.
  • the laser package shown in FIG. A reference marking 13 in the form of a crosshair is also printed on the photosensitive area 9 .
  • a reflector module 11 is also arranged opposite the light exit window 6 of the laser package 1 and the laser devices 3a, 3b, 3c are energized.
  • the laser beam Li emitted from the laser package is deflected by the reflector module 11 in the direction of the photosensitive area 9 and the position marking 10 is formed generated on the photosensitive area 9.
  • the reference marking is in relation to the reference 12 or to the target position of the central axis Modes ideally emitted laser beam from the laser package, so that only the position marking 10 and the reference marking 13 cause a position and/or direction offset of the central axis Mi of the laser beam Li in relation to the target position and/or target direction of the central axis Mo of the laser beam ideally emitted from the laser package.
  • the reference marking 13 can be, for example, a crosshair painted or printed on the photosensitive area, a coordinate system, or another type of target marking.
  • the actually emitted laser beam Li for generating the position marking 10 is not deflected by a reflector module 11 in front of the exit window 6 of the laser package 1 in the direction of the photosensitive area 9, but only inside of the laser package 1 is deflected in the direction of the photosensitive area 9 by means of the optical element 5 .
  • the photo-sensitive area 9 is located on the exit window 6, and the position marking 10 is generated in that the laser beam Li exposes the back of the photo-sensitive area 9 and this is thereby opened mechanically in the area of the laser beam.
  • the position marking 10 is correspondingly generated in that the photosensitive area 9 is radiated through in the area in which the laser beam Li hits the photosensitive area 9, so to speak.
  • the position marking 10 can accordingly be formed by an opening in the photosensitive layer.
  • a reference marking 13 in the form of a crosshair is also printed onto the photosensitive area 9, the center of which corresponds to the central axis Mo of the laser beam ideally emitted from the laser package.
  • Central axis Mi of the laser beam Li can be read from the target position and/or target direction of the central axis M o of the laser beam ideally emitted from the laser package.
  • FIGS. 8 and 9 each show a plan view of a photosensitive area 9 and a position marking 10 or reference marking 13 located thereon.
  • FIG. 8 shows a round photosensitive area 9 on which a reference marking 13 is additionally printed in the form of a crosshair.
  • the position marking 10 generated on the photosensitive area 9 is shifted slightly to the left of the center of the cross hairs, from which an offset between the central axis Mi of the laser beam Li actually emitted by the laser package and the central axis Mo of the laser beam ideally emitted from the laser package can be derived can.
  • the reference marking 13 also has a circle shown as a dashed line, which can be used to classify the laser package according to its quality (binning).
  • the laser package 1 can, for example, be found to be “good” if the position marking 10 lies completely within the circle shown in dashed lines, or it can be found to be “not good” if the position marking 10 is at least partially outside the circle shown in dashed lines.
  • the photosensitive area 9 can also be formed by an array of several photosensitive partial areas.
  • the photosensitive partial areas can each comprise a photosensitive layer or a photosensitive material and can be arranged at a distance from one another in a matrix arrangement. Areas that do not include any photosensitive material can be located between the partial areas.
  • the position marking 10 can, for example, completely color partial areas of the array that have been irradiated with laser light of the highest intensity, but it is also possible that the partial areas which are illuminated by the laser beam Li are only partially colored according to the impinging laser beam.
  • the array structure can also be used to classify the laser package according to its quality.
  • the classes can be formed by the individual sub-areas, or by a subset of the sub-areas.
  • the laser package could be divided into 36 different classes, corresponding to the 36 sub-areas, with the laser package falling into the class based on which sub-area the photosensitive area 9 has the strongest discoloration.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen eines Laserlichtversatzes in einem Laserpackage mit einem Trägersubstrat, wenigstens einer auf dem Trägersubstrat angeordneten Laservorrichtung zur Emission von Laserlicht umgeben von einem Gehäusedeckel, wobei der Gehäusedeckel ein Lichtaustrittsfenster aufweist, durch das während der bestimmungsgemäßen Verwendung des Laserpackages ein Laserstrahl aus dem Laserpackage emittiert wird. Das Verfahren umfasst dabei die Schritte: Bereitstellen des Laserpackages mit wenigstens einem fotosensitiven Bereich auf einer Fläche des Gehäusedeckels und/oder Trägersubstrates; Bestromen der wenigstens einen Laservorrichtung, sodass diese einen Laserstrahl emittiert; und Umlenken des emittierten Laserstrahls in Richtung des wenigstens einen fotosensitiven Bereichs zum Erzeugen einer Positionsmarkierung auf dem wenigstens einen fotosensitiven Bereich; wobei die Positionsmarkierung die Position und/oder Richtung der Mittelachse des Laserstrahls gegenüber einer Sollposition und/oder Sollrichtung angibt, und wobei die Positionsmarkierung und/oder Sollposition und/oder Sollrichtung in Bezug zu wenigstens einer Referenz auf dem Gehäusedeckel und/oder dem Trägersubstrat steht.

Description

- 1 - LASERPACKAGE UND VERFAHREN ZUM BESTIMMEN EINES LASERLICHTVER- SATZES IN EINEM LASERPACKAGE Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der deut- 5 schen Patentanmeldung Nr. 102022102088.6 vom 28. Januar 2022, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Bezugnahme in die vor- liegende Anmeldung aufgenommen wird. Die vorliegende Erfindung betrifft ein Laserpackage mit einer0 Positionsmarkierung zur Bestimmung eines Laserlichtversatzes in dem Laserpackage und ein Verfahren zum Bestimmen eines Laser- lichtversatzes in einem Laserpackage. Hintergrund 5 Bei der Verwendung von Lasern, Laser Bauteilen bzw. Laserpack- ages in einer Applikation ist i.d.R. eine sehr präzise Ausrich- tung eines aus dem Laserpackage ausgekoppelten Strahls in ein an das Laserpackage anschließendes weiteres System (z.B. Opti-0 ken) notwendig. Dies kann entweder durch aktive Justage (das Laserpackage wird beim Justieren des Packages bzw. beim Justie- ren des weiteren Systems aktiv betrieben), oder durch passive Justage (das Package-Gehäuses bzw. vordefinierte Markierungen am Gehäuse werden bei inaktivem Laserpackage ausgerichtet, wie5 bspw. eine Ausrichtung einer Metallisierungskante zur Boden- platte oder zu Fiducals am Gehäusedeckel des Packages) erfolgen. Eine aktive Justage ist sehr aufwendig, langsam und kostenin- tensiv. Zudem ist die aktive Justage bisher fast ausschließlich mit einem Snap-Curing bzw. UV-Curing Prozess möglich, durch0 welchen das Laserpackage mittels eines Klebers zuerst fixiert wird und anschließend in Position aushärtet. Dies limitiert die Interconnect-Optionen, die Reihenfolge des Prozessflusses und die Anzahl an aufeinanderfolgende Assembly Schritte. Bei der passiven Justage dient zur Justage hingegen nur das Gehäuse bzw. 5 daran erkennbare Referenzmarker (Fiducals). Toleranzen der ein- zelnen Komponenten und Toleranzen, die bei dem Aufbau-Prozesse bei der Herstellung des Laserpackages entstehen können, summie- ren sich daher auf, weswegen oftmals keine ausreichende Präz- sion mittels einer passiven Justage erzielt werden kann. Eine passive Justage ist daher zwar kostengünstiger, aber deutlich weniger präzise.
Für den Fall, dass eine hochpräzise Ausrichtung des Laserpa- ages in einer Applikation benötigt wird, muss zum gegenwärtigen Zeitpunkt eine aktive Justage des Laserpackages selbst oder der weiteren Komponenten der Applikation vorgenommen werden. D.h. das Laserpackage muss bei der Justage aktive betrieben werden. Dies ist jedoch sehr aufwendig, langsam und kosten-intensiv, und die Interconnect-Optionen, die Reihenfolge des Prozessflu- ses und die Anzahl an aufeinanderfolgende Assembly Schritte sind limitiert.
Es besteht daher das Bedürfnis, ein verbessertes Laserpackage bereitzustellen, das eine Justage des Laserpackages in einer Applikation erleichtert und zumindest /inem der vorgenannten Probleme entgegenwirkt.
Zusammenfassung der Erfindung
Diesem Bedürfnis wird durch ein in Anspruch 1 genanntes Verfa- ren zur Bestimmung eines Laserlichtversatzes in einem Laser- package Rechnung getragen. Anspruch 15 nennt die Merkmale eines erfindungsgemäßen Laserpackages umfassend eine Positionsmarkie- rung zur Bestimmung eines Laserlichtversatzes in dem Laserpack- age. Weitere Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprü- che.
Kernidee der Erfindung ist es, eine hochpräzise passive Justage eines Laserpackages in einer Applikation zu erlauben. Das La- serpackage umfasst dazu eine Positionsmarkierung auf einer äu- ßeren Fläche des Gehäuses des Laserpackages die einen möglichen Laserlichtversatz in dem Laserpackage angibt. Der Laserlicht- versatz kann dabei ein Versatz des von dem Laserpackage real emittierten Laserstrahls gegenüber der Sollposition und Soll- richtung eines von dem Laserpackage ideal emittierten Laser- strahls sein. Der Laserlichtversatz kann beispielsweise auf- grund von Bauteiltoleranzen der Einzelkomponenten des Laser- packages, oder Toleranzen beim Fertigungs-Prozess des Laser- packages entstehen. Die Positionsmarkierung wir nach dem Zusam- menbau des Laserpackages erzeugt, sodass diese unabhängig von möglichen Toleranzen ist, und steht in Bezug zu einer Referenz auf dem Gehäuse des Laserpackages, sodass auf Basis der Referenz und der Positionsmarkierung die genaue Position und Richtung des aus dem Laserpackage emittierten Laserlichts hervorgeht. Das Laserpackage kann mittels dieser Information dann passiv und dennoch hochpräzise in einer Applikation justiert werden.
Zur Erzeugung der Positionsmarkierung ist auf dem Laserpackage Gehäuse ein fotosensitiver Bereich vorgesehen, der nach dem Zusammenbau des Laserpackages im Laserbetrieb desselben mittels eines von dem Laserpackage emittierten Laserstrahls belichtet wird. Durch Belichtung des fotosensitiven Bereichs wird, ins- besondere in dem Bereich, in dem der Laserstrahl auf den foto- sensitiven Bereich auftrifft, die Positionsmarkierung erzeugt. Da die Erzeugung der Positionsmarkierung direkt im Anschluss an den Zusammenbau des Laserpackages, beispielsweise beim finalen Testing desselben, erfolgen kann, ist der technische Aufwand zur Erzeugung dieser Markierung gegenüber einer aktiven Justage des Laserpackages deutlich verringert.
Zumindest eine Ausführungsform schlägt ein Verfahren zum Be- stimmen eines Laserlichtversatzes in einem Laserpackage vor, bzw. ein Verfahren zur Erzeugung einer Positionsmarkierung auf dem Laserpackage. Das Laserpackage umfasst dabei ein Trägersub- strat und wenigstens eine auf dem Trägersubstrat angeordneten Laservorrichtung zur Emission von Laserlicht. Die wenigstens eine Laservorrichtung ist von einem Gehäusedeckel umgeben bzw. bildet der Gehäusedeckel mit dem Trägersubstrat einen Hohlraum aus, in dem die wenigstens eine Laservorrichtung angeordnet ist, und der Gehäusedeckel weist ein Lichtaustrittsfenster auf, durch das -während einer bestimmungsgemäßen Verwendung des Laserpack- ages- ein Laserstrahl aus dem Laserpackage emittiert wird. Das Verfahren zum Bestimmen eines Laserlichtversatzes in dem Laser- package bzw. zur Erzeugung einer Positionsmarkierung auf dem Laserpackage umfasst folgende Schritte:
Bereitstellen des Laserpackages mit wenigstens einem fotosensitiven Bereich auf einer Fläche des Gehäusede- ckels und/oder Trägersubstrates, insbesondere auf einer außerhalb des Hohlraums liegenden Fläche des Gehäusede- ckels und/oder Trägersubstrates;
Bestromen der wenigstens einen Laservorrichtung, so- dass diese einen Laserstrahl emittiert; und
Umlenken des emittierten Laserstrahls in Richtung des wenigstens einen fotosensitiven Bereichs zum Erzeugen ei- ner Positionsmarkierung auf dem wenigstens einen foto- sensitiven Bereich; wobei die Positionsmarkierung die Position und/oder Richtung der Mittelachse des Laserstrahls gegenüber einer Sollposition und/oder Sollrichtung, insbesondere die Sollposition und/oder Sollrichtung einer Sollrichtung ei- nes von dem Laserpackage ideal emittierten Laserstrahls, angibt, und wobei die Positionsmarkierung und/oder Sollposition und/oder Sollrichtung in Bezug zu wenigstens einer Refe- renz auf dem Gehäusedeckel und/oder dem Trägersubstrat steht.
Die Positionsmarkierung gibt insbesondere die Position und/oder Richtung der Mittelachse des von dem Laserpackage real emit- tierten Laserstrahls gegenüber einer Sollposition und/oder Sollrichtung bzw. gegenüber einem Soll-Austrittsort und/oder einer Soll-Achse eines von dem Laserpackage bzw. aus dem Laser- package ideal emittierten Laserstrahls an. Die Positionsmarkie- rung, Sollposition und/oder Sollrichtung steht dabei in Bezug zu wenigstens einer Referenz auf dem Gehäusedeckel und/oder dem Trägersubstrat, wobei die Referenz beispielsweise durch eine Referenzfläche, eine Referenzkante, eine Referenzlinie, mehrere Referenzpunkte, oder dergleichen, die sich auf dem Gehäusede- ckel und/oder dem Trägersubstrat befindet/n, gebildet sein kann. Durch den Bezug zwischen der Positionsmarkierung, Sollposition und/oder Sollrichtung und der wenigstens einen Referenz kann die genaue Position der Positionsmarkierung, und damit die ge- naue Position und Richtung des aus dem Laserpackage emittierten Laserstrahls in Bezug zu der Referenz angegeben werden. Mittels dieser Information kann das Laserpackage dann in Bezug zu der wenigstens einen Referenz -auch ohne das Laserpackage zu akti- vieren, also passiv- justiert werden.
Die Position und/oder Richtung der Mittelachse des von dem La- serpackage real emittierten Laserstrahls kann insbesondere von der Sollposition und/oder Sollrichtung eines von dem Laserpack- age im Idealfall emittierten Laserstrahls abweichen. Beispiels- weise kann der real emittierte Laserstrahl gegenüber einem ide- alen aus dem Laserpackage emittierten Laserstrahl verkippt und/oder verschoben und/oder verdreht sein. Eine solche Verkip- pung und/oder Verschiebung und/oder Verdrehung kann beispiels- weise aufgrund von Bauteiltoleranzen der Einzelkomponenten des Laserpackages, oder Toleranzen beim Fertigungs-Prozess des La- serpackages resultieren. Bauteiltoleranzen der Einzelkomponen- ten des Laserpackages und Toleranzen beim Fertigungs-Prozess des Laserpackages können entsprechend zu einem Versatz zwischen dem tatsächlich von dem Laserpackage emittierten Laserstrahl und einem idealen von dem Laserpackage emittierten Laserstrahl führen. Mittels der Positionsmarkierung kann das Laserpackage dann entsprechend dem Versatz des tatsächlich emittierten La- serstrahls in einer Applikation derart justiert werden, dass der Laserstrahl präzise in ein an das Laserpackage anschließen- des Element wie beispielsweise eine Optik eingekoppelt werden kann. Der fotosensitive Bereich kann beispielsweise eine fotosensi- tive Schicht umfassen, welche permanent oder reversibel verän- dert werden kann (z.B. eine Verfärbung, oder eine mechanische Öffnung). Alternativ kann auch z.B. der Gehäusedeckel und/oder das Trägersubstrat zumindest in dem fotosensitiven Bereich ein fotosensitives Material umfassen, welches durch einen kon- zentrierten Lichteinfluss bzw. Laserlichteinfall verändert wer- den kann.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform erfolgt der Schritt des Umlenkens des Laserstrahls mittels eines gegenüber dem Licht- austrittsfenster angeordneten Reflektormodul. Der Schritt des Umlenkens des Laserstrahls kann entsprechend ein Anordnen eines Reflektormoduls gegenüber des Lichtaustrittsfensters umfassen. Bei dem Reflektormodul kann es sich beispielsweise um ein Prisma, einen Spiegel oder ein vergleichbares Element bzw.Modul handeln, mittels dem der von der wenigstens einen Laservorrich- tung emittierte Laserstrahl, nachdem der Laserstrahl durch das Austrittsfenster aus dem Laserpackage ausgekoppelt wurde, in Richtung des wenigstens einen fotosensitiven Bereichs umgelenkt wird.
Der Schritt des Anordnens des Reflektormoduls gegenüber dem Lichtaustrittsfenster kann beispielsweise nach erfolgtem Zusam- menbau des Laserpackages erfolgen, insbesondere kann der Schritt des Anordnens des Reflektormoduls während eines finalen Testings des Laserpackages erfolgen. Die wenigstens eine Laservorrich- tung bzw. das Laserpackage werden anschließend im Rahmen des finalen Testings aktiviert bzw. eingeschalten und der von der Laservorrichtung bzw. von dem Laserpackage emittierte Laser- strahl wird von dem Reflektormodul in Richtung des wenigstens einen fotosensitiven Bereichs umgelenkt. Dadurch kann auf einer fotosensitiven Schicht / einem fotosensitivem Material des we- nigstens einen fotosensitiven Bereichs eine Markierung erzeugt werden. Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird das Reflektormodul dabei in Bezug zu der wenigstens einen Referenz gegenüber des Lichtaustrittsfensters angeordnet. Der Aufbau zum Bestimmen ei- nes Laserlichtversatzes in dem Laserpackage bzw. zur Erzeugung der Positionsmarkierung auf dem Laserpackage ist entsprechend bezogen auf die wenigstens eine Referenz für mehrere Laserpack- ages immer identisch, sodass der Laserlichtversatz eines Laser- packages immer bezogen auf die wenigstens eine Referenz ange- geben werden kann. Dies erlaubt, bezogen auf die wenigstens eine Referenz, mittels der Positionsmarkierung einen präzisen Rück- schluss auf die Position/Richtung/Winkel des aus dem Laserpack- age ausgekoppelten Laserstrahls, ohne dabei die Toleranzen der Prozesskette bzw. der verschiedenen Komponenten des Laserpack- ages berücksichtigen zu müssen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird die Positionsmarkie- rung durch Bestrahlen bzw. Belichten des wenigstens einen fo- tosensitiven Bereichs mit dem Laserstrahl erzeugt. Durch das Bestrahlen bzw. Belichten des wenigstens einen fotosensitiven Bereichs wird in bzw. auf diesem eine Verfärbung oder eine mechanische Öffnung einer fotosensitiven Schicht oder einem fo- tosensitivem Material erzeugt. Diese Verfärbung oder mechani- sche Öffnung kann beispielsweise die Positionsmarkierung bil- den.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der wenigstens eine fotosensitive Bereich durch einen Array aus mehreren fotosen- sitiven Teilbereichen gebildet. Durch Bestrahlen bzw. Belichten des wenigstens einen fotosensitiven Bereichs kann beispiels- weise lediglich eine Anzahl der mehreren fotosensitiven Teil- bereiche eingefärbt oder mechanische geöffnet werden und somit die Positionsmarkierung bilden. Mit einer Anzahl der mehreren fotosensitiven Teilbereiche kann dabei insbesondere eine echte Teilmenge der mehreren Teilbereiche gemeint sein, also eine Anzahl kleiner als die Menge der mehreren Teilbereiche. Es kann in einigen Ausführungsformen jedoch auch gewünscht sein, dass im Wesentlichen alle der mehren Teilbereiche zumindest teilweise eingefärbt oder mechanische geöffnet werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner ein Bereitstellen einer Referenzmarkierung, insbesondere ein Fadenkreuz, im Bereich bzw. auf dem wenigstens einen foto- sensitiven Bereich. Ein Versatz zwischen der Referenzmarkierung und der Positionsmarkierung kann dabei insbesondere einen Po- sitions- und/oder Richtungsversatzt der Mittelachse des Laser- strahls gegenüber der Sollposition und/oder Sollrichtung eines ideal aus dem Laserpackage emittierten Laserlichts angeben.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform steht die Referenzmarkie- rung in Bezug zu der wenigstens einen Referenz auf dem Gehäu- sedeckel und/oder dem Trägersubstrat, sodass am Laserpackage im Nachhinein Rückschlüsse über eine präzise Justage des Laserpages in einer Applikation gezogen werden können.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner ein Einteilen des Laserpackages in eine Klasse, insbe- sondere Laserklasse, wobei das Einteilen des Laserpackages in eine Klasse entsprechend der Lage der Positionsmarkierung ge- genüber der Referenzmarkierung erfolgt. Ein solches Einteilen kann insbesondere auch „Binning" genannt werden, bei dem Laser- packages nach oder während deren Herstellung entsprechend deren Qualität, Emissionsfarbe, und/oder Emissionsrichtung in unter- schiedliche Klassen eingeteilt werden. Im vorliegenden Fall kann ein Binning beispielsweise dahingehend realisiert werden, dass ein Laserpackage als „gut" befunden wird, wenn eine mittels dem genannten Verfahren erzeugte Positionsmarkierung innerhalb ei- ner vorgegebenen Referenzmarkierung liegt, bzw. als „nicht gut" befunden werden, wenn eine mittels dem genannten Verfahren er- zeugte Positionsmarkierung zumindest teilweise außerhalb der Referenzmarkierung liegt. Ebenso kann ein Binning dahingehend realisiert werden, dass Laserpackages in Klassen bezogen auf deren Positions- und/oder Richtungsversatzt der Mittelachse des emittierten Laserstrahls (Schielwinkel) eingeteilt werden kön- nen. Beispielsweise können die Laserpackages in Bezug auf ein Soll-Koordinatensystem derart in Klassen eingeteilt werden, dass eine erste Klasse durch Laserpackages gebildet wird, bei denen die Mittelachse des emittierten Laserstrahls um den Ur- sprung des Soll-Koordinatensystems herum liegt, eine zweite Klasse durch Laserpackages gebildet wird, bei denen die Mittel- achse des emittierten Laserstrahls im ersten Quadraten des Soll- Koordinatensystems liegt, eine dritte Klasse durch Laserpacka- ges gebildet wird, bei denen die Mittelachse des emittierten Laserstrahls im zweiten Quadraten des Soll-Koordinatensystems liegt, usw.. Der Ursprung des Soll-Koordinatensystems kann da- bei der Mittelachse eines ideal emittierten Laserstrahls ent- sprechen. Ein Versatz der Mittelachse eines tatsächlichen emit- tierten Laserstrahls zum Ursprung kann entsprechend einen Po- sitions- und/oder Richtungsversatzt der Mittelachse des emit- tierten Laserstrahls angeben, und die Laserpackages können ent- sprechend einem „ähnlichen" oder im wesentlichen keinen Posi- tions- und/oder Richtungsversatzt in Klassen eingeteilt werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der wenigstens eine fotosensitive Bereich auf dem Austrittsfenster angeordnet. Die Positionsmarkierung wird dann durch Durchstrahlen des wenigs- tens einen fotosensitiven Bereichs auf dem Austrittsfenster er- zeugt. Beispielsweise kann es sich dabei um eine Schicht oder einen dünnen Film umfassend ein fotosensitives Material auf dem Austrittsfenster handeln. Das Austrittsfenster kann dazu bei- spielsweise aus Glas gebildet sein. Die Umlenkung des Laser- strahls erfolgt in diesem Fall mittels eines optischen Elementes innerhalb des Laserpackages, wobei das optische Element Be- standteil des Laserpackages ist. Die Positionsmarkierung kann in diesem Fall durch Bestrahlen bzw. Belichten des wenigstens einen fotosensitiven Bereich dadurch erzeugt werden, dass das fotosensitive Material im Bereich, in dem der Laserstrahl auf das Material auftrifft, mechanische geöffnet wird. Diese mecha- nische Öffnung kann dann die Positionsmarkierung bilden und die Position und/oder Richtung des aus dem Laserpackage emittierten Laserstrahls angeben. Das fotosensitive Material kann durch die Laser-Strahlung selbst „geöffnet" werden, jedoch ist es auch denkbar, in einem weiteren Schritt das belichtete Material ab- zutragen (ähnlich wie bei einem zu belichteten Lack).
Es wird ferner ein Laserpackage mit einer Positionsmarkierung zur Bestimmung eines Laserlichtversatzes in dem Laserpackage angegeben. Das Laserpackage umfasst ein Trägersubstrat, wenigs- tens eine auf dem Trägersubstrat angeordnete Laservorrichtung, die zur Emission eines Laserstrahls ausgebildet ist, und einen Gehäusedeckel, der auf dem Trägersubstrat angeordnet ist und mit dem Trägersubstrat einen Hohlraum ausbildet. Die wenigstens eine Laservorrichtung ist in dem Hohlraum angeordnet, und der Gehäusedeckel weist ein Lichtaustrittsfenster auf, durch das während einer bestimmungsgemäßen Verwendung des Laserpackages ein Laserstrahl aus dem Laserpackage emittiert wird. Zusätzlich dazu weist das Laserpackage wenigstens einen fotosensitiven Be- reich auf einer außerhalb des Hohlraums liegenden Fläche des Gehäusedeckels und/oder Trägersubstrates sowie die Positions- markierung auf. Die Positionsmarkierung ist dabei auf dem we- nigstens einen fotosensitiven Bereich angeordnet und gibt die Position und/oder Richtung der Mittelachse des während der be- stimmungsgemäßen Verwendung des Laserpackages emittierten La- serstrahls gegenüber einer Sollposition und/oder Sollrichtung an. Zudem steht die Positionsmarkierung und/oder Sollposition und/oder Sollrichtung in Bezug zu wenigstens einer Referenz auf dem Gehäusedeckel und/oder dem Trägersubstrat steht.
Bei dem Laserpackage kann es sich insbesondere um eine mittels obigem Verfahren hergestellten bzw. bearbeiteten oder vermes- senen Laserpackage handeln.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der wenigstens eine fotosensitive Bereich durch einen Array aus mehreren fotosen- sitiven Teilbereichen gebildet. Die fotosensitiven Teilbereiche können jeweils eine fotosensitive Schicht bzw. ein fotosensi- tives Material umfassen und in einer Matrixanordnung beabstandet zueinander angeordnet sein. Zwischen den Teilbereichen können sich Bereiche befinden, die kein fotosensitives Material umfas- sen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Laserpackage ferner eine Referenzmarkierung, insbesondere ein Fadenkreuz, im Bereich bzw. auf dem wenigstens einen fotosensitiven Bereich. Ein Versatz zwischen der Referenzmarkierung und der Positions- markierung kann dabei insbesondere einen Positions- und/oder Richtungsversatzt der Mittelachse des Laserstrahls gegenüber der Sollposition und/oder Sollrichtung eines ideal aus dem La- serpackage emittierten Laserlichts angeben. Bei der Referenz- markierung kann es sich beispielsweise um eine auf den wenigs- tens einen fotosensitiven Bereich aufgemalte oder gedruckte Markierung wie ein Fadenkreuz, ein Koordinatensystem, oder eine anderes geartete Zielmarkierung handeln. Es kann jedoch auch möglich sein, dass der wenigstens eine fotosensitive Bereich aufgrund dessen Struktur bereits eine Referenzmarkierung bil- det. Beispielsweise kann der fotosensitive Bereich durch einen Array aus mehreren fotosensitiven Teilbereichen gebildet sein, wobei die Array-Struktur bereits eine Art Koordinatensystem und somit eine Zielmarkierung vorgibt. Ebenso ist es denkbar, dass der wenigstens eine fotosensitive Bereich Erhebungen oder Aus- nehmungen aufweist, die eine Zielmarkierung bzw. Referenzmar- kierung darstellen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform steht die Referenzmarkie- rung in Bezug zu der wenigstens einen Referenz auf dem Gehäu- sedeckel und/oder dem Trägersubstrat, sodass anhand des Laser- packages mit der Referenzmarkierung und der Positionsmarkierung Rückschlüsse über einen Positions- und/oder Richtungsversatzt der Mittelachse des von dem Laserpackage emittierten Laser- strahls gezogen werden können und dadurch eine präzise Justage des Laserpages in einer Applikation ermöglicht ist. Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der wenigstens eine fotosensitive Bereich auf dem Austrittsfenster angeordnet. Ent- sprechend kann auch die Positionsmarkierung auf dem Austritts- fenster bzw. auf dem wenigstens eine fotosensitive Bereich auf dem Austrittsfenster angeordnet sein. Die Positionsmarkierung kann dabei durch einen mechanisch geöffneten Teil des wenigstens einen fotosensitiven Bereichs gebildet sein und beispielsweise eine Art Blende für den Laserstrahl auf dem Austrittsfenster bilden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die wenigstens eine Laservorrichtung durch eine Kantenemittierende Laserdiode ge- bildet. Die Laservorrichtung kann während deren bestimmungsge- mäßer Verwendung beispielsweise gepulst betrieben werden. In einigen Ausführungsformen kann es jedoch auch gewünscht sein, dass diese kontinuierlich betrieben wird.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Laservorrichtung dazu ausgebildet blaues, rotes, grünes, infrarotes oder ultra- violettes Licht zu emittieren. Dies soll aber nicht beschränkend zu verstehen sein, denn die Laservorrichtung kann auch dazu ausgebildet sein Laserlicht jeder anderen Farbe zu emittieren.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Laserpackage eine erste, eine zweite und eine dritte Laservorrichtung bzw. Laserdiode. Die erste Laservorrichtung ist dabei dazu ausgebil- det rotes Laserlicht, die zweite Laservorrichtung dazu ausge- bildet grünes Laserlicht und die dritte Laservorrichtung dazu ausgebildet blaues Laserlicht zu emittieren. Insbesondere kann das Laserpackage mit den drei Laservorrichtungen bzw. Laserdi- oden ein sogenanntes RGB-Laserpackage bilden. Ein RGB-Laser- package kann zum Beispiel Licht der Farben Rot, Grün und Blau sowie beliebige Mischfarben emittieren. In einigen Ausführungs- formen kann das Laserpackage auch mehr als drei Laservorrich- tungen umfassen und beispielsweise ein RGB-IR-Laserpackage bil- den. Ein RGB-IR-Laserpackage kann zum Beispiel Licht der Farben Rot, Grün, Blau und infrarot, sowie beliebige Mischfarben, wie beispielsweise weiß, emittieren.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die wenigstens eine Laservorrichtung durch eine multi-ridge-Laserdiode, insbeson- dere kantenemittierende multi-ridge-Laserdiode, gebildet, die mehrere separate Laserkanäle aufweist. Die mehreren separaten Laserkanäle sind dabei insbesondere eng zueinander benachbart und können jeweils Licht einer zumindest leicht unterschiedli- chen Wellenlänge emittieren. Jedoch ist es auch denkbar, dass die Laserkanäle Licht im Wesentlichen derselben Wellenlänge emittieren.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Laserpackage ferner ein optisches Element, das dazu ausgebildet ist, einen von der wenigstens einen Laservorrichtung emittierten Laser- strahl in Richtung des Lichtaustrittsfensters zu lenken. Ins- besondere für den Fall, dass der wenigstens eine fotosensitive Bereich auf dem Austrittsfenster angeordnet ist, kann eine Um- lenkung des Laserstrahls auf den wenigstens einen fotosensiti- ven Bereich mittels eines optischen Elementes innerhalb des Laserpackages erfolgen. Das optische Element ist dabei Bestand- teil des Laserpackages und kann beispielsweise ein Prisma und/oder einen Spiegel und/oder einen beam combiner und/oder einen Lichtleiter usw. umfassen.
Das optische Element kann ferner dazu ausgebildet sein, ein von der ersten zweiten und dritten Laservorrichtung emittiertes Licht zu überlagern und in Richtung des Lichtaustrittsfensters zu lenken.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird das Laserpackage zum Erzeugen der Positionsmarkierung betrieben und der Laserstrahl auf eine Position auf der Package-Außenseite umgelenkt. Dieser Bereich kann für eine permanente Markierung fotosensitiv sein (z.B. das Material der Package-Außenseite selbst oder eine zu- sätzliche Schicht). Durch das Umlenken des Laserstrahls auf den fotosensitiven Bereich wird dieser strukturiert (Erzeugen der Positionsmarkierung). Durch das Umlenken des Laserstrahls zeichnet sich auf dem fotosensitiven Bereich z.B. das Laserpro- fil ab oder eine Kachel eines fotosensitiven Raster Musters wird markiert. Der fotosensitive Bereich kann zudem eine Referenz- markierung z.B. als "Referenz Fadenkreuz" oder als "Referenz Raster" aufweisen. Die Referenzmarkierung dient insbesondere als Referenz für eine Analyse (Laserlichtversatz) des Laser- packages. Mit der Position der Markierung ist die genaue Posi- tion/Richtung des Laserstrahls zum Package bekannt. Wird ein Laserprofil auf dem fotosensitiven Bereich abgebildet, so kön- nen zusätzliche Informationen zum Laserstrahl auf der Package Außenseite sichtbar gemacht werden (z.B. Verhältnis Fast Axis/Slow Axis).
Vorteile des genannten Verfahrens bzw. Laserpackages können folgende sein:
• Erzeugung wenigstens einer Positionsmarkierung durch die Laservorrichtung des Laserpackages selbst
• hochpräzise Positionsmarkierung, unabhängig von Toleran- zen der Einzel-Komponenten und dem Aufbauprozess des La- serpackages
• Erzeugung der Positionsmarkierung bzw. Bestimmung eines Laserlichtversatzes kann in bestehende Prozesse (Final Testing) integriert werden
• Positionsmarkierung in Kombination mit einer Referenzmar- kierung kann zur Gruppierung/zum Binning von Laserpackages verwendet werden
• günstige, schnelle und flexible Justage des Laserpackages beim Einbau desselben in einer Applikation möglich Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen, jeweils schematisch,
Fig. 1 bis 3 mögliche Arten eines Laserlichtversatzes eines Laserpackages;
Fig. 4 und 5 eine isometrische Ansicht eines Verfahrens zum Bestimmen eines Laserlichtversatzes in einem Laserpackage bzw. ein Ausführungsbei- spiels eines Laserpackages nach einigen As- pekten des vorgeschlagenen Prinzips;
Fig. 6 und 7 eine isometrische Ansicht eines weiteren
Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Bestimmen eines Laserlichtversatzes in ei- nem Laserpackage bzw. ein weiteres Ausfüh- rungsbeispiels eines Laserpackages nach ei- nigen Aspekten des vorgeschlagenen Prin- zips; und
Fig. 8 und 9 eine Draufsicht auf einen fotosensitiven
Bereich und einer darauf befindlichen Posi- tionsmarkierung.
Detaillierte Beschreibung
Die folgenden Ausführungsformen und Beispiele zeigen verschie- dene Aspekte und ihre Kombinationen nach dem vorgeschlagenen Prinzip. Die Ausführungsformen und Beispiele sind nicht immer maßstabsgetreu. Ebenso können verschiedene Elemente vergrößert oder verkleinert dargestellt werden, um einzelne Aspekte her- vorzuheben. Es versteht sich von selbst, dass die einzelnen Aspekte und Merkmale der in den Abbildungen gezeigten Ausfüh- rungsformen und Beispiele ohne weiteres miteinander kombiniert werden können, ohne dass dadurch das erfindungsgemäße Prinzip beeinträchtigt wird. Einige Aspekte weisen eine regelmäßige Struktur oder Form auf. Es ist zu beachten, dass in der Praxis geringfügige Abweichungen von der idealen Form auftreten kön- nen, ohne jedoch der erfinderischen Idee zu widersprechen.
Außerdem sind die einzelnen Figuren, Merkmale und Aspekte nicht unbedingt in der richtigen Größe dargestellt, und auch die Pro- portionen zwischen den einzelnen Elementen müssen nicht grund- sätzlich richtig sein. Einige Aspekte und Merkmale werden her- vorgehoben, indem sie vergrößert dargestellt werden. Begriffe wie "oben", "oberhalb", "unten", "unterhalb", "größer", "klei- ner" und dergleichen werden jedoch in Bezug auf die Elemente in den Figuren korrekt dargestellt. So ist es möglich, solche Be- ziehungen zwischen den Elementen anhand der Abbildungen abzu- leiten.
Fig. 1 bis 3 zeigen mögliche Arten eines Laserlichtversatzes eines Laserpackages 1, wobei der Laserlichtversatz beispiels- weise aufgrund von Bauteiltoleranzen der Einzelkomponenten des Laserpackages 1, oder Toleranzen beim Fertigungs-Prozess des Laserpackages resultieren kann. Der Laserlichtversatz kann da- bei ein Versatz des von dem Laserpackage real emittierten La- serstrahls gegenüber einer Sollposition und Sollrichtung bzw. gegenüber einem Soll-Austrittsort und einer Soll-Achse eines von dem Laserpackage ideal emittierten Laserstrahls sein.
Wie in Fig. 1 dargestellt kann ein tatsächlich von dem Laser- package 1 emittierter Laserstrahl Libzw. die Mittelachse Mi des von dem Laserpackage 1 tatsächlich emittierten Laserstrahls Li beispielsweise gegenüber eines ideal von dem Laserpackage emit- tierten Laserstrahls Lo bzw. gegenüber der Mittelachse Mo des von dem Laserpackage 1 ideal emittierten Laserstrahls Lo um einen Winkel a verkippt sein. Entsprechend Fig. 2 kann ein tatsächlich von dem Laserpackage 1 emittierter Laserstrahl L1 bzw. die Mittelachse M1 des von dem Laserpackage 1 tatsächlich emittierten Laserstrahls L1 hingegen gegenüber des ideal von dem Laserpackage emittierten Laser- strahls L0 bzw. gegenüber der Mittelachse M0 des von dem Laser- package 1 ideal emittierten Laserstrahls L0 um einen Abstand d parallel verschoben sein.
Zusätzlich oder alternativ dazu kann ein von dem Laserpackage 1 tatsächlich emittiertes Strahlprofil S1, beispielsweise in Form einer Ellipse, das in eine Richtung (fast axis) einen anderen Abstrahlwinkel als in eine dazu senkrechte Richtung (slow axis) aufweist, gegenüber eines ideal von dem Laserpackage emittierten Strahlprofil So um die Mittelachse Mo des von dem Laserpackage 1 ideal emittierten Laserstrahls L0 um einen Winkel ß verdreht sein.
Die jeweils in den Figuren 1 bis 3 separat dargestellten Arten eines Laserlichtversatzes eines Laserpackages 1 können für un- terschiedliche Laserpackages abhängig von den Bauteiltoleranzen der Einzelkomponenten des Laserpackages 1, oder Toleranzen beim Fertigungs-Prozess des Laserpackages, separat auftreten oder in jeder möglichen Kombination der drei dargestellten Arten auf- treten.
Fig. 4 zeigt einen Schritt eines möglichen Verfahrens zum Be- stimmen eines Laserlichtversatzes in einem Laserpackage 1 bzw. ein Verfahren zur Erzeugung einer Positionsmarkierung auf dem Laserpackage und Fig. 5 zeigt ein entsprechendes Ausführungs- beispiel des Laserpackages 1 mit der Positionsmarkierung.
Das Verfahren umfasst dabei ein Bereitstellen eines Laserpack- ages 1. Das Laserpackage 1 umfasst ein Trägersubstrat 2 und wenigstens eine auf dem Trägersubstrat 2 angeordneten Laservor- richtung 3 zur Emission von Laserlicht. Das in Fig. 4 darge- stellte Laserpackage umfasst im konkreten drei Laservorrichtun-gen 3a, 3b, 3c, die jeweils durch eine Laserdiode gebildet sind.Eine erste Laserdiode 3a ist dabei zur Emission von Licht einerersten Wellenlänge λ1, eine zweite Laserdiode 3b zur Emissionvon Licht einer zweiten Wellenlänge λ2 und eine dritte Laserdi-ode 3c zur Emission von Licht einer dritten Wellenlänge λ3 aus-gebildet.Bei den Wellenlängen λ1, λ2, λ3kann es sich beispiels-weise um Laserlicht der Farben rot, grün und blau handeln, unddas Laserpackage 1 somit ein sogenanntes RGB-Laserpackage bil-den. Den Laservorrichtungen nachgelagert ist jeweils ein Strahlfor-mungs- bzw.Lichtleiterelement 4, welches das von den Laservor-richtungen 3a, 3b, 3c emittierte Laserlicht auf ein optischesElement 5 lenkt bzw. leitet. Das optische Element 5 ist dazuausgebildet, das von der ersten zweiten und dritten Laservor-richtung 3a, 3b, 3c emittierte Laserlicht innerhalb des opti-schen Elementes 5 zu überlagern und das überlagerte Laserlichtin Form eines Laserstrahls in Richtung eines Lichtaustritts-fensters 6 des Laserpackages 1 zu lenken. Das Laserpackage umfasst zudem einen Gehäusedeckel 7, der zu-sammen mit dem Trägersubstrat 2 einen Hohlraum 8 ausbildet. Indem Hohlraum 8 sind die Laservorrichtungen 3a, 3b, 3c, dieStrahlformungs- bzw. Lichtleiterelemente 4 und das optischeElemente 5 angeordnet. Das Lichtaustrittsfenster 6 ist dabeiBestandteil des Gehäusedeckels 7 oder innerhalb desselben an-geordnet und bildet ein Fenster bzw. eine Öffnung, durch diedas von den Laservorrichtungen 3a, 3b, 3c erzeugte Laserlichtin Form eines Laserstrahls Li aus dem Laserpackage 1 ausgekop-pelt wird. Das Verfahren umfasst zudem ein Bereitstellen wenigstens einesfotosensitiven Bereichs 9 auf einer außerhalb des Hohlraums 8liegenden Fläche des Gehäusedeckels 7. Das in Fig. 4 darge-stellte Laserpackage umfasst im konkreten zwei fotosensitive Bereiche 9, die jeweils auf einer außerhalb des Hohlraums 8 liegenden Fläche des Gehäusedeckels 7 angeordnete sind. Das Bereitstellen der fotosensitiven Bereiche 9 kann dabei nach erfolgtem Zusammenbau des Laserpackages 1, also nach dem Be- reitstellen des Laserpackages 1 erfolgen, oder in den Herstel- lungsprozess des Laserpackages 1 integriert sein.
Zum Erzeugen einer Positionsmarkierung 10 auf den fotosensiti- ven Bereichen 9 wird gegenüber dem Lichtaustrittsfenster ein Reflektormodul 11 angeordnet und die Laservorrichtungen 3a, 3b, 3c werden bestromt, sodass das Laserpackage 1 einen Laserstrahl L1 durch das Lichtaustrittsfenster 6 emittiert. Das Reflektor- modul 11 ist dabei derart ausgebildet und gegenüber dem Licht- austrittsfenster 6 angeordnet, dass der Laserstrahl L1 jeweils in Richtung der zwei fotosensitiven Bereiche 9 zum Erzeugen einer Positionsmarkierung 10 umgelenkt wird. Bei dem Reflektor- modul 11 kann es sich beispielsweise um ein Prisma, einen Spie- gel oder ein vergleichbares Element bzw. Modul handeln, mittels dem der von dem Laserpackage emittierte Laserstrahl in Richtung der fotosensitiven Bereiche 9 umgelenkt wird.
Das Reflektormodul 11 wird bezogen zu einer Referenz 12 auf dem Gehäusedeckel oder dem Trägersubstrat an einer vordefinierten Position angeordnet, sodass das Reflektormodul 11 bezogen auf die Referenz 12 für verschiedene Laserpackages immer im selben Abstand und mit derselben Orientierung vor dem Lichtaustritts- fenster 6 des jeweiligen Laserpackages angeordnet ist. Bei der Referenz 12 kann es sich, wie in Figur 4 dargestellt, beispiels- weise um eine seitliche Außenfläche des Trägersubstrates oder um ein oder mehrere Fiducals auf dem Gehäusedeckel oder dem Trägersubstrat handeln, bezogen zu der/denen das Reflektormodul 11 gegenüber dem Lichtaustrittsfenster 6 angeordnet wird. Eine derartig zueinander referenzierte Anordnung des Reflektromoduls 11 gegenüber dem Laserpackages 1 ermöglicht im Nachhinein eine reproduzierbare Aussage bzgl. einer mittels des Reflektormoduls 11 erzeugte Positionsmarkierung auf den fotosensitiven Berei- chen 9.
Die fotosensitiven Bereiche 9 weisen jeweils eine fotosensitive Schicht bzw. ein fotosensitives Material auf, das sich in den Bereichen, in denen der umgelenkte Laserstrahl Li auf das foto- sensitive Material auftrifft, verfärbt oder mechanisch öffnet. Diese Verfärbung oder mechanische Öffnung bildet die Positions- markierung 10.
Mittels der Positionsmarkierung 10 kann, wie in Fig. 5 darge- stellt, eine Aussage über die Position und Richtung der Mittel- achse Mi des tatsächlich aus dem Laserpackage 1 emittierten Laserstrahls Li gegenüber einer Sollposition und Sollrichtung der Mittelachse Mo eines ideal aus dem Laserpackage emittierten Laserstrahls getätigt werden. Dies liegt daran, dass die Soll- position und Sollrichtung der Mittelachse Mo des ideal aus dem Laserpackage emittierten Laserstrahls bezogen zu der Referenz 12 bekannt ist, und dass die Positionsmarkierung 10 aufgrund des Bezugs zwischen dem Reflektormodul 11 und der Referenz 12 ebenso in Bezug zu der Referenz 12 und somit auch in Bezug zu der Sollposition und Sollrichtung der Mittelachse Mo des ideal aus dem Laserpackage emittierten Laserstrahls steht. Mittels dieser Informationen kann dann die Position und Richtung der Mittelachse Mi des tatsächlich aus dem Laserpackage 1 emittier- ten Laserstrahls Li gegenüber der Sollposition und Sollrichtung der Mittelachse Mo des ideal aus dem Laserpackage emittierten Laserstrahls bzw. einen Versatz zwischen dem tatsächlich aus dem Laserpackage 1 emittierten Laserstrahls und einem ideal aus dem Laserpackage emittierten Laserstrahls bestimmt werden.
Im konkreten, in Figur 5 dargestellten Ausführungsbeispiel, wird die Austritts-Position der Mittelachse Mi aus dem Laserpackage des tatsächlich emittierten Laserstrahls Lidurch Verlängern der fast axis des Strahlprofils der auf den beiden fotosensitiven Bereichen 9 erzeugten Markierungen bestimmt. Der Schnittpunkt der beiden Verlängerungen, dargestellt durch die beiden gestri- chelten Linien, ergibt die Austritts-Position der Mittelachse Mi aus dem Laserpackage 1. Vergleichsweise ist auch die Mittel- achse Mo des ideal aus dem Laserpackage emittierten Laserstrahls dargestellt gegenüber der die Mittelachse Mi des tatsächlich emittierten Laserstrahls Li versetzt liegt.
Mittels der Positionsmarkierung 10 kann das Laserpackage 1 dann entsprechend dem Versatz des tatsächlich emittierten Laser- strahls Li in einer Applikation derart justiert werden, dass der Laserstrahl präzise in ein an das Laserpackage 1 anschließendes Element wie beispielsweise eine Optik eingekoppelt werden kann, ohne dass dafür das Laserpackage erneut bestromt bzw. aktiviert werden muss. Die Justage des Laserpackages 1 kann hingegen pas- siv und aufgrund der bekannten Austritts-Position der Mittel- achse Mi des tatsächlich emittierten Laserstrahls Li aus dem Laserpackage 1 dennoch höchst präzise erfolgen.
Fig. 6 zeigt eine isometrische Ansicht eines weiteren Ausfüh- rungsbeispiels eines Verfahrens zum Bestimmen eines Laserlicht- versatzes in einem Laserpackage bzw. ein weiteres Ausführungs- beispiel eines Verfahrens zur Erzeugung einer Positionsmarkie- rung auf dem Laserpackage. Gegenüber dem in den Figuren 4 und 5 dargestellten Laserpackages 1 weist das in Fig. 6 gezeigte Laserpackage lediglich einen fotosensitiven Bereich 9 auf einer außerhalb des Hohlraums 8 liegenden Fläche des Gehäusedeckels 7 auf. Auf den fotosensitiven Bereich 9 ist zudem eine Refe- renzmarkierung 13 in Form eines Fadenkreuzes aufgedruckt.
Zur Erzeugung der Positionsmarkierung 10 wird ebenfalls ein Reflektormodul 11 gegenüber dem Lichtaustrittsfenster 6 des La- serpackages 1 angeordnet und die Laservorrichtungen 3a, 3b, 3c werden bestromt. Der aus dem Laserpackage emittierte Laserstrahl Li wir in Richtung des fotosensitiven Bereichs 9 von dem Re- flektormodul 11 umgelenkt und die Positionsmarkierung 10 wird auf dem fotosensitiven Bereich 9 erzeugt. Die Referenzmarkie- rung steht dabei in Bezug zu der Referenz 12 bzw. zu der Soll- position der Mittelachse Modes ideal aus dem Laserpackage emit- tierten Laserstrahls, sodass anhand lediglich der Positionsmar- kierung 10 und der Referenzmarkierung 13 ein Positions- und/oder Richtungsversatzt der Mittelachse Mi des Laserstrahls Li gegen- über der Sollposition und/oder Sollrichtung der Mittelachse Mo des ideal aus dem Laserpackage emittierten Laserstrahls abge- lesen werden kann. Bei der Referenzmarkierung 13 kann es sich wie dargestellt beispielsweise um ein auf den fotosensitiven Bereich aufgemaltes oder gedrucktes Fadenkreuz, ein Koordina- tensystem, oder eine anderes geartete Zielmarkierung handeln.
Bei dem Ausführungsbeispiel der Figur 7 wird gegenüber der vo- rangegangenen Ausführungsformen der tatsächlich emittierte La- serstrahl Li zur Erzeugung der Positionsmarkierung 10 nicht von einem Reflektormodul 11 vor dem Austrittsfenster 6 des Laser- packages 1 in Richtung des fotosensitiven Bereichs 9 umgelenkt, sondern lediglich innerhalb des Laserpackages 1 mittels dem optischen Element 5 in Richtung des fotosensitiven Bereichs 9 umgelenkt. Der fotosensitive Bereich 9 befindet sich dabei auf dem Austrittsfenster 6, und die Positionsmarkierung 10 wird dadurch erzeugt, dass der Laserstrahl Li die Rückseite des fo- tosensitiven Bereichs 9 belichtet und diese dadurch im Bereich des Laserstrahls Limechanisch geöffnet wird. Die Positionsmar- kierung 10 wird entsprechend dadurch erzeugt, dass der fotosen- sitive Bereich 9 in dem Bereich, in dem der Laserstrahls Li auf den fotosensitive Bereich 9, sozusagen durchstrahlt wird. Die Positionsmarkierung 10 kann in diesem Fall entsprechend durch eine Öffnung der fotosensitiven Schicht gebildet sein. Auf den fotosensitiven Bereich 9 ist in der dargestellten Ausführungs- form zudem eine Referenzmarkierung 13 in Form eines Fadenkreuzes aufgedruckt, dessen Zentrum der Mittelachse Mo des ideal aus dem Laserpackage emittierten Laserstrahls entspricht. Anhand ledig- lich der Positionsmarkierung 10 und der Referenzmarkierung 13 kann entsprechend ein Positions- und/oder Richtungsversatzt der Mittelachse Mi des Laserstrahls Li gegenüber der Sollposition und/oder Sollrichtung der Mittelachse Mo des ideal aus dem La- serpackage emittierten Laserstrahls abgelesen werden.
Figuren 8 und 9 zeigen jeweils eine Draufsicht auf einen foto- sensitiven Bereich 9 und einer darauf befindlichen Positions- markierung 10 bzw. Referenzmarkierung 13. Figur 8 zeigt einen runden fotosensitiven Bereich 9 auf den zusätzlich in Form eines Fadenkreuzes eine Referenzmarkierung 13 aufgedruckt ist. Die auf dem fotosensitiven Bereich 9 erzeugte Positionsmarkierung 10 ist leicht links zum Zentrum des Fadenkreuzes verschoben, woraus ein Versatz zwischen der Mittelachse Mi des tatsächlich von dem Laserpackage emittierten Laserstrahls Li und der Mit- telachse Mo des ideal aus dem Laserpackage emittierten Laser- strahls abgeleitet werden kann.
Die Referenzmarkierung 13 weist zudem einen gestrichelt darge- stellten Kreis auf, der dazu verwendet werden kann, das Laser- package entsprechend seiner Qualität in eine Klasse einzuteilen (Binning). Das Laserpackage 1 kann beispielsweise als „gut" befunden werden, wenn die Positionsmarkierung 10 komplett in- nerhalb des gestrichelt dargestellten Kreises liegt, bzw. als „nicht gut" befunden werden, die Positionsmarkierung 10 zumin- dest teilweise außerhalb des gestrichelt dargestellten Kreises liegt.
Gemäß Figur 9 kann der fotosensitive Bereich 9 auch durch einen Array aus mehreren fotosensitiven Teilbereichen gebildet sein. Die fotosensitiven Teilbereiche können jeweils eine fotosensi- tive Schicht bzw. ein fotosensitives Material umfassen und in einer Matrixanordnung beabstandet zueinander angeordnet sein. Zwischen den Teilbereichen können sich Bereiche befinden, die kein fotosensitives Material umfassen. Die Positionsmarkierung 10 kann beispielsweise Teilbereiche des Arrays komplett einfär- ben, die mit Laserlicht der höchsten Intensität bestrahlt wur- den, es ist jedoch auch möglich, dass die Teilbereiche, die mittels dem Laserstrahl Li beleuchtet werden entsprechend dem aufgetroffenen Laserstrahl nur teilweise eingefärbt werden.
Auch mittels der Array-Struktur ist es möglich das Laserpackage entsprechend seiner Qualität in eine Klasse einzuteilen. Die Klassen können dabei durch die einzelnen Teilbereiche gebildet werden, oder auch durch eine Untermenge der Teilbereiche. Im vorliegenden Fall könnte das Laserpackage beispielsweise in 36 verschiedenen Klassen, entsprechend der 36 Teilbereiche einge- teilt werden, wobei das Laserpacke in die Klasse fällt, bezogen auf welchen Teilbereich der fotosensitive Bereich 9 die stärkste Verfärbung aufweist. Ebenso ist es jedoch auch möglich jeweils 4 Teilbereiche (2x2) zu einer Klasse zusammenzufassen, sodass das Laserpackage in 9 verschiedenen Klassen eingeteilt werden kann.
BEZUGSZEICHENLISTE 1 Laserpackage 2 Trägersubstrat 3a, 3b, 3c Laservorrichtung 4 Lichtleiterelement 5 optisches Element 6 Lichtaustrittsfenster 7 Gehäusedeckel 8 Hohlraum 9 fotosensitiver Bereich 10 Positionsmarkierung 11 Reflektormodul 12 Referenzfläche 13 Referenzmarkierung α, ß Winkel d Abstand L0 Laserstrahl L1 Laserstrahl M0 Mittelachse M1 Mittelachse S0 Strahlprofil S1 Strahlprofil λ1, λ2, λ3 erste, zweite, dritte Wellenlänge

Claims

PATENTANSPRÜCHE Verfahren zum Bestimmen eines Laserlichtversatzes in ei- nem Laserpackage (1) mit einem Trägersubstrat (2), we- nigstens einer auf dem Trägersubstrat angeordneten La- servorrichtung (3a, 3b, 3c) zur Emission eines Laser- strahls (Li) umgeben von einem Gehäusedeckel (7), wobei der Gehäusedeckel (7) ein Lichtaustrittsfenster (6) auf- weist, durch das während der bestimmungsgemäßen Verwen- dung des Laserpackages (1) ein Laserstrahl (Li) aus dem Laserpackage (1) emittiert wird; umfassend die Schritte:
Bereitstellen des Laserpackages (1) mit wenigstens einem fotosensitiven Bereich (9) auf einer Fläche des Gehäusedeckels (7) und/oder Trägersubstrates (2);
Bestromen der wenigstens einen Laservorrichtung (3a, 3b, 3c), sodass diese einen Laserstrahl (Li) emittiert; und
Umlenken des emittierten Laserstrahls (Li) in Richtung des wenigstens einen fotosensitiven Bereichs (9) zum Er- zeugen einer Positionsmarkierung (10) auf dem wenigstens einen fotosensitiven Bereich (9); wobei die Positionsmarkierung (10) die Position und/oder Richtung der Mittelachse (Mi) des Laserstrahls (Li) gegenüber einer Sollposition und/oder Sollrichtung angibt, und wobei die Positionsmarkierung (10) und/oder Sollposi- tion und/oder Sollrichtung in Bezug zu wenigstens einer Referenz (12) auf dem Gehäusedeckel (7) und/oder dem Trä- gersubstrat
(2) steht. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Umlen- kens des Laserstrahls (Li) ein Anordnen eines Reflektor- moduls (11) gegenüber des Lichtaustrittsfensters (6) um- fasst.
3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Reflektormodul (11) in Bezug zu der wenigstens einen Referenz (12) gegenüber des Lichtaustrittsfensters (6) angeordnet wird.
4. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Positionsmarkierung (10) durch Belichten des wenigs- tens einen fotosensitiven Bereichs (9) mit dem Laser- strahl (L1) erzeugt wird.
5. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der wenigstens eine fotosensitive Bereich (9) durch einen Array aus mehreren fotosensitiven Teilbereichen gebildet ist.
6. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, fer- ner umfassend ein Bereitstellen einer Referenzmarkierung (13), insbesondere ein Fadenkreuz, im Bereich des wenigs- tens einen fotosensitiven Bereichs (9), wobei ein Versatz zwischen der Referenzmarkierung (13) und der Positions- markierung (10) einen Positions- und/oder Richtungsver- satzt der Mittelachse (M1) des Laserstrahls (L1) gegenüber der Sollposition und/oder Sollrichtung angibt.
7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Referenzmarkierung (13) in Bezug zu der wenigstens einen Referenz (12) auf dem Gehäusedeckel (7) und/oder dem Trägersubstrat (2) steht.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, ferner umfassend ein Einteilen des Laserpackages (1) in eine Klasse, wobei das Einteilen des Laserpackages (1) in eine Klasse entspre- chend der Lage der Positionsmarkierung (10) gegenüber der Referenzmarkierung (13) erfolgt.
9. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der wenigstens eine fotosensitive Bereich (9) auf dem Lichtaustrittsfenster (6) angeordnet ist, und die Posi- tionsmarkierung (10) durch Durchstrahlen des wenigstens einen fotosensitive Bereichs (9) erzeugt wird.
10. Laserpackage (1) umfassend ein Trägersubstrat (2); wenigstens eine auf dem Trägersubstrat (2) angeord- nete Laservorrichtung (3a, 3b, 3c), die zur Emission ei- nes Laserstrahls (L1) ausgebildet ist; einen Gehäusedeckel (7), der auf dem Trägersubstrat (2) angeordnet ist und mit dem Trägersubstrat (2) einen Hohlraum (8) ausbildet, wobei die wenigstens eine Laser- vorrichtung (3a, 3b, 3c) in dem Hohlraum (8) angeordnet ist, und wobei der Gehäusedeckel (7) ein Lichtaustritts- fenster (6) aufweist, durch das während einer bestim- mungsgemäßen Verwendung des Laserpackages (1) ein Laser- strahl (L1) aus dem Laserpackage emittiert wird; wenigstens ein fotosensitiver Bereich (9) auf einer außerhalb des Hohlraums (8) liegenden Fläche des Gehäu- sedeckels (7) und/oder Trägersubstrates (2); und eine Positionsmarkierung (10) auf dem wenigstens ei- nen fotosensitiven Bereich (9), wobei die Positionsmar- kierung (10) die Position und/oder Richtung der Mittel- achse (M1) des während der bestimmungsgemäßen Verwendung des Laserpackages emittierten Laserstrahls (L1) gegenüber einer Sollposition und/oder Sollrichtung angibt, wobei die Positionsmarkierung (10) und/oder Sollposition und/oder Sollrichtung in Bezug zu wenigstens einer Refe- renz (12) auf dem Gehäusedeckel (7) und/oder dem Trä- gersubstrat (2) steht.
11. Laserpackage nach Anspruch 10, wobei der wenigstens eine fotosensitive Bereich (9) durch einen Array aus mehreren fotosensitiven Teilbereichen gebildet ist.
12. Laserpackage nach Anspruch 10 oder 11, ferner umfassend eine Referenzmarkierung (13), insbesondere ein Faden- kreuz, im Bereich des wenigstens einen fotosensitiven Bereichs (9), wobei ein Versatz zwischen der Referenz- markierung (13) und der Positionsmarkierung (10) einen Positions- und/oder Richtungsversatzt der Mittelachse (Mi) des während der bestimmungsgemäßen Verwendung des Laserpackages emittierten Laserstrahls (L1) gegenüber der Sollposition und/oder Sollrichtung angibt.
13. Laserpackage nach Anspruch 12, wobei die Referenzmarkie- rung (13) in Bezug zu der wenigstens einen Referenz (12) auf dem Gehäusedeckel (7) und/oder dem Trägersubstrat (2) steht.
14. Laserpackage nach einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei der wenigstens eine fotosensitive Bereich (9) auf dem Lichtaustrittsfenster (6) angeordnet ist.
15. Laserpackage nach einem der Ansprüche 10 bis 14, ferner umfassend ein optisches Element (5), das dazu ausgebildet ist, einen von der wenigstens einen Laservorrichtung (3a, 3b, 3c) emittierten Laserstrahl (L1) in Richtung des
Lichtaustrittsfensters (6) zu lenken.
16. Laserpackage nach einem der Ansprüche 10 bis 15, wobei das Laserpackage (1) eine erste eine zweite und eine dritte Laservorrichtung (3a, 3b, 3c) umfasst, und wobei die erste Laservorrichtung (3a) dazu ausgebildet ist ro- tes Laserlicht, die zweite Laservorrichtung (3b) dazu ausgebildet ist grünes Laserlicht und die dritte Laser- vorrichtung (3c) dazu ausgebildet ist blaues Laserlicht zu emittieren.
17. Laserpackage nach Anspruch 16, ferner umfassend ein op- tisches Element (5), das dazu ausgebildet ist, ein von der ersten zweiten und dritten Laservorrichtung (3a, 3b, 3c) emittiertes Laserlicht zu überlagern und in Richtung des Lichtaustrittsfensters (6) zu lenken.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US10211593B1 (en) * 2017-10-18 2019-02-19 Luminar Technologies, Inc. Optical amplifier with multi-wavelength pumping
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