[发明专利]带集成温度受控光束整形元件的LD结构和借助其的气体检测方法

权利要求书

1.一种专门用于在气体检测中使用的激光二极管结构(1)，所述激光二极管结构(1)具有：密封外壳(2)，所述密封外壳(2)带有电连接件(3)，并且具有底部(4)和窗(5)；设置在所述外壳(2)中的激光二极管芯片(6)和用于所述激光二极管芯片(6)的温控系统(9、12)；以及，光学的光束整形元件(14)，所述光束整形元件(14)设置在所述激光二极管芯片(6)与所述外壳(2)的所述窗(5)之间，并在自所述激光二极管芯片(6)的激光孔径(8)发出的激光束(7)通过所述窗(5)之前准直所述激光束(7)，其特征在于：

所述外壳(2)的所述窗(5)相对于所述激光束(7)的中心轴线倾斜，使得在所述窗(5)处发生的所述激光束(7)的反射错开所述激光孔径(8)；并且

所述光束整形元件(14)与所述激光二极管芯片(6)物理接触，并相对于所述激光二极管芯片(6)具有恒定的温度状态。

2.根据权利要求1所述的激光二极管结构，其特征在于，所述光束整形元件(14)布置在所述激光二极管芯片(6)的所述激光孔径(8)中。

3.根据权利要求1或2所述的激光二极管结构，其特征在于，所述光束整形元件(14)被制成分立部件，并借助于粘合剂(15)附连至所述激光孔径(8)。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的激光二极管结构，其特征在于，所述光束整形元件(14)是具有恒定折射率的球形、拱顶形或杆形的凸微透镜，或者是具有稳定变化的折射率的圆柱形GRIN透镜。

5.根据权利要求3或4所述的激光二极管结构，其特征在于，所述粘合剂(15)是胶、凝胶或者液体，并具有与所述光束整形元件(14)的折射率对应的折射率。

6.根据权利要求1或2所述的激光二极管结构，其特征在于，所述光束整形元件(14)是由直接涂覆于所述激光二极管芯片(6)的所述激光孔径(8)的聚合物、溶胶凝胶或液体材料制成的微透镜。

7.根据权利要求1或2所述的激光二极管结构，其特征在于，所述光束整形元件(14)是形成为所述激光二极管芯片(6)的一部分的衍射光学元件或透镜。

8.根据前述权利要求中任一项所述的激光二极管结构，其特征在于，在采用凸形光束整形元件(14)的情况下，所述光束整形元件(14)的光轴相对于所述激光孔径(8)的所述中心轴线偏移。

9.根据前述权利要求中任一项所述的激光二极管结构，其特征在于，在采用实现为GRIN透镜的光束整形元件(14)的情况下，背对所述激光孔径(8)的边界面(17)是倾斜的。

10.根据前述权利要求中任一项所述的激光二极管结构，其特征在于，所述外壳(2)的所述窗(5)具有增透涂层(19)。

11.根据前述权利要求中任一项所述的激光二极管结构，其特征在于，所述激光孔径(8)设置在所述光束整形元件(14)的焦点中，和/或所述光束整形元件(14)的边界面(16)和所述激光二极管芯片(6)的所述激光孔径(8)具有一致的形状和尺寸。

12.根据前述权利要求中任一项所述的激光二极管结构，其特征在于，所述温控系统在热敏元件(12)的面对窗(5)的上部平坦表面(11)上具有热传感器(9)，所述热敏元件(12)借助于下部平坦表面(13)连接至所述外壳(2)的所述底部(4)。

13.根据前述权利要求中任一项所述的激光二极管结构，其特征在于，所述窗倾斜的方位角对于所述激光束(7)的偏振矢量具有固定关系，并且到达所述窗的面对所述光束整形元件(14)的内侧表面的所述激光束(7)在透射和反射方面根据Brewster定律动作。