CN102349004B - 具有二极管激光器和多个光纤的光源 - Google Patents
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Abstract
一种尤其是用于光学地激励激光装置(11)、例如内燃机(19)的激光点火系统的激光装置(11)的光源,该光源包括具有多个发射体(131)的二极管激光器(13)以及光导装置(12),其中光导装置(12)包括多个光纤(121)并且每个光纤(121)都具有第一末端(1211)和侧面(1217),其中第一末端(1211)相对于发射体(131)被布置为使得由发射体(131)所生成的光被输入耦合到光纤(121)的第一末端(1211)中,其中光纤(121)至少在其第一末端(1211)的区域中沿着其侧面(1217)边对边地布置,其特征在于,光纤(121)在其第一末端(1211)的区域中与光纤载体(20)连接。
Description
技术领域
本发明涉及一种根据独立权利要求的前序部分的光源和一种用于制造光源的方法。
背景技术
这样的光源从DE 10 2004 006 932 B3中公知,并且具有二极管激光器条(Diodenlaserbarren),该二极管激光器条具有多个狭长的发射体,这些发射体在其长轴方向上并排地串联布置。给二极管激光器条分配有用于对从其发出的激光束进行射束引导和射束成形的装置,该装置含有多个并排地串联布置的光导纤维,激光束被输入耦合到所述光导纤维中。所规定的是,光导纤维在相对的侧上组合成束,其中未被照射的、位于在二极管激光器条中彼此间隔开布置的发射体之间的光导纤维被从该束中排除。
从现有技术中公知的光源的缺点是,用于射束引导和射束成形的装置在进行激光束的输入耦合的区域中的机械牢固性小,并且因此妨碍了对用于射束引导和射束成形的装置的操作。此外,该装置的可操作性降低。本发明的第一方面和本发明的任务是克服该缺点。
从现有技术中公知的光源的缺点还有,在束中还含有这样的光纤:在所述光纤中仅仅输入耦合比较少的光。通过这种方式,减少了用于射速引导和射速成形的装置的输出端处的辐射密度,并且从用于射速引导和射速成形的装置发出的光的例如用于固体激光器的光学泵浦的可用性降低。本发明的第二方面是克服该缺点。
本发明的第三方面在于,说明一种光源,其中二极管激光器的发射的高份额被输入耦合到光导装置中并且在该光导装置中被传输。
本发明的另外的方面涉及用于制造在此公开类型的光源的方法。
从DE 10 2004 006 932 B3中公知了通过如下方式来制造光源:圆形光导纤维以末端片段并排地布置并且它们的末端区域被放入到模具中,在该塑模中,这些光导纤维通过热压法变为矩形截面,其中并排布置的光纤在末端区域中彼此熔在一起。
在从现有技术中公知的制造方法中,由对光纤的布置和热压构成的每工作流程分别仅仅制造一个唯一的用于射速引导和射速成形的装置。另外,光导纤维在末端片段中的布置是比较费时的。因此,从现有技术中公知的方法具有的缺点是低的经济性。本发明的第一个另外的方面是,说明一种方法,其中每工作流程制造至少两个光导装置。
在尤其是以工业规模执行所述方法时具有重要意义的是,实际上以所期望的量度来进行光纤的整形,但是另一方面,可靠地排除对光纤的过度挤压。因此,本发明的第二个另外的方面在于,说明保证以高精确度对光纤进行所定义的整形的方法。
发明内容
根据本发明的光源所具有的优点是,光纤的第一末端区域中的机械牢固性高,使得光导装置可以无问题地被操作并且特点是高的可操作性。
根据本发明,这在一种尤其是用于光学地激励激光装置——例如内燃机的激光点火系统的激光装置——的光源的情况下得以解决,该光源包括具有多个发射体的二极管激光器以及光导装置,其中光导装置包括多个光纤并且每个光纤都具有第一末端和侧面,其中光纤的第一末端相对于发射体被布置为使得由发射体所生成的光被输入耦合到光纤的第一末端中,其中光纤至少在其第一末端的区域中沿着其侧面边对边(auf
Stoß)地布置,实现这一点的方式是光纤在其第一末端的区域中与光纤载体连接。
在此,应将光纤的第一末端理解成光纤在其长轴方向上的末端,例如在圆柱形光纤的情况下理解成圆柱体的基面。在此,应将光纤的侧面理解成对光纤垂直于其长轴进行限制的面,例如在圆柱形光纤的情况下理解成圆柱体的侧面。应将沿着其侧面边对边地布置的光纤理解成如下光纤:这些光纤中的所有光纤或几乎所有光纤、例如多于90%光纤沿着其侧面接触直接相邻的光纤。
在具有光导装置的光源的情况下,其中光导装置包括多个光纤,其中光纤在其第一末端的区域中与光纤载体连接,应将该光源理解成光纤的与光纤载体连接的整个区域的第一末端的区域。
有利地,当光纤载体在光纤的第一末端的区域中与光纤的侧面连接时和/或当光纤载体在光纤的长度方向上与光纤平齐地端接和/或当导致形成光纤与光纤载体之间的粘接牢固的连接时,得出光导装置的特别高的机械坚固性。
有利地,当光导装置除了所述光纤载体以外还具有第二光纤载体时得出光导装置的特别高的机械坚固性,其中光纤布置在这些光纤载体之间。在这种情况下,当在第二光纤载体与光纤之间存在连接、尤其是粘接牢固的连接时和/或当第二光纤载体在光纤的长度方向上与光纤和/或与光纤载体平齐地端接时,光导装置的机械坚固性也提高。
通过为光纤以及为光纤载体选择合适的材料,可以实现的优点是,可以特别简单地制造根据本发明的装置。
有利地,光纤由一种或多种第一玻璃制成,并且光纤载体由一种或多种第二玻璃制成,并且一种或多种第二玻璃的软化温度具有比一种或多种第一玻璃的软化温度更高的值。在这种情况下可能的是,选择性进行光纤的变形,同时可以基本上避免光纤载体的变形。
有利地,光纤由一种或多种第一玻璃制成,并且一个或多个光纤载体由一种或多种第二玻璃制成,并且一种或多种第二玻璃在室温下的硬度比一种或多种第一玻璃在室温下的硬度具有更高的值。在这种情况下可能的是,进行光导装置的最终处理、例如抛光,其中通过摩擦一个/多个光纤载体来排除光纤的端面的划痕。
有利地,光纤由一种或多种第一玻璃制成,并且一个或多个光纤载体由一种或多种第二玻璃制成,并且一种或多种第二玻璃的热膨胀系数具有与一种或多种第一玻璃的热膨胀系数大致相等的值。在这种情况下,在温度改变的情况下也可以可靠地排除光导装置中的张力和裂缝的出现。
有利地,光纤至少在其第一末端的区域(其中光纤彼此接触)中和/或在其接触一个或多个光纤载体的区域中具有扁平化的形状,这意味着,光纤在这些区域中的截面比在其既不彼此接触也不接触一个或多个光纤载体的区域中具有更高的曲率半径。通过扁平化,扩大了光纤与一个或多个光纤载体之间的接触面,使得产生这些部分之间的稳固连接。此外,二极管激光器的发射体之前的空间更好地被光纤填充,使得改善到光导装置中的输入耦合。在一个特别有利的实施方式中,光纤沿着其端面和/或在其第一末端的区域中被如此程度和或如此大面积地扁平化,使得其具有矩形或梯形的截面。
由于光纤的圆形截面实现光纤内的低损耗的光导,但是这对输入耦合是更加不利的,因此在本发明的一个有利的扩展方案中规定:光纤在其第一末端的区域中在从光纤的第一末端到光纤的第二末端的方向上的截面从与圆形形状大不相同的形状、例如矩形或梯形或至少近似矩形或至少近似梯形的形状过渡到圆形或近似圆形的形状。
为了改善机械稳定性以及减小光损耗,有利的是,所述过渡连续地进行,尤其是在光纤布置在一个或多个光纤载体的整个区域上连续地进行。
当光纤截面的形状在从光纤布置在一个或多个光纤载体上的区域过渡到光纤布置在一个或多个光纤载体上的区域的情况下不是跳跃式地改变、而是基本上不变、尤其是保持为圆形时,也改善光纤的机械稳定性。
根据本发明,通过将多个光纤布置在光纤载体上来制造尤其是所述类型的光纤,所述布置的光纤在其第一末端的区域中变热并且接着导致变热的光纤与一个或多个光纤载体之间形成尤其是粘接牢固的连接。
在此,当光纤的布置进行得使得其至少在其第一末端的区域中沿着其侧面彼此边对边地布置时,该方法尤其是可以可再现地执行。
有利地,当在光纤变热时导致光纤的软化时和/或当光纤布置在光纤载体与相对面之间时,加速地导致该连接,其中作用于光纤的力借助于相对面作用于光纤。在这种情况下,产生改善的导热并且产生各个表面之间的特别紧密的接触。
考虑到本发明的第二方面,其中提出:在一种尤其是用于光学地激励激光装置、例如内燃机的激光点火系统的激光装置的光源的情况下,其中该光源包括具有多个发射体的二极管激光器以及光导装置,其中光导装置包括多个光纤并且每个光纤都具有第一末端和侧面,其中第一末端相对于发射体被布置为使得由发射体所生成的光被输入耦合到光纤的第一末端中,其中光纤至少在其第一末端的区域中沿着其侧面边对边地布置,并且其中光纤的第一部分在其第二末端的区域中组成束,其中光纤的第一部分由如下的光纤构成:分别将从发射体全部输入耦合到光纤中的光的一部分输入耦合到所述光纤中,其中该部分高于不等于0的第一极限值。
本发明的该方面所基于的思想是,将仅仅输入耦合少量光的光纤容纳到束中导致由光源提供的辐射密度的减小。但是同时应当注意,通过从束中排除输入耦合光的光纤将导致由光源提供的辐射功率减小。另外,本发明所基于的认识是,根据二极管激光器和光纤的特殊特性、尤其是二极管激光器和光纤的几何特性,并且根据光源的应用、例如用于固体激光器的泵浦的应用,要么更需要辐射功率的优化,要么更需要辐射密度的优化,并且另外本发明所基于的认识是,考虑到如下内容:确定不等于0的第一极限值,并且正好在将二极管激光器的大于第一极限值的发射的部分输入耦合到光纤中时,将这些光纤容纳到该束中。在这些思想和认识的背景下,专业人员通过简单的研究、例如通过实施测量序列来发现第一极限值。
第一极限值例如可以是光导装置的光纤数目的倒数与预先给定的因数的积,其中该因数大于或等于0.03、尤其是处于0.07至0.2之间、并且例如为0.1。
附加地或可替代地,第一极限值可以是最高输入耦合到光纤中的辐射功率与二极管激光器的总辐射功率的商同预先给定的因数的积,其中该因数大于或等于0.03、尤其是处于0.07至0.5之间、并且例如为0.2。
但是有利地还可能的是,提供一种光源,该光源提供优化的辐射密度并且同时提供优化的辐射功率。为此规定:不属于光纤的第一部分的那些光纤的至少一部分属于光纤的第二部分,并且光纤的第二部分在光纤的第二末端的区域中绕束布置。
例如可能的是,光纤的第二部分包含不属于第一部分的那些光纤。
有利地,属于光纤的第二部分的仅仅是如下的光纤:在所述光纤中分别输入耦合二极管激光器的发射的一部分,其中该部分高于不等于0的第二极限值。
当然可以类似地取出光纤的另外部分并且将其在光纤的第二末端的区域中进行组合。此外可能的是,通过有针对性地在一定极限内将光纤布置在其第二末端内来自由选择光源的发射的射束剖面。
因此,例如可能的是,将光纤在其第二末端的区域中组合成束,其中二极管激光器的发射的较大部分被输入耦合到的光纤与二极管激光器的发射的较小部分被输入耦合到的光纤相比被更加中心地布置在束中。有利地,可以通过这种方式生成光源的与所谓高斯辐射类似的发射。
光源、尤其是用于光学地激励激光装置、例如内燃机的激光点火系统的激光装置的光源、尤其是在此所公开类型的光源可以通过一种方式来制造,其中规定将多个光纤布置在二极管激光器的多个发射体之前,其中光纤至少在其第一末端的区域中沿着其侧面彼此边对边地布置,其中发射体的发射被输入耦合到光纤的第一末端中,其中该方法还规定:检测输入耦合到光纤中的辐射功率,并且还规定:将光纤的第一部分在其第二末端的区域中组成束,其中光纤的第一部分包括如下的光纤:在所述光纤中分别输入耦合全部由发射体生成的光的一部分,其中该部分高于不等于0的第一极限值。
原则上可能的是,基于光纤的第一末端相对于二极管激光器的发射体的布置来选择光纤。但是显著更有效和由此更有利的是,基于从光纤的第二末端出射的辐射功率的测量或者基于在侧向上从光纤出射的散射辐射的测量来选择光纤。
该方法的另一效率提高有利地通过如下方式来实现:例如利用CCD摄像机同时进行多个、尤其是所有光纤的辐射功率的测量,该方法的另外的效率提高可以通过如下方式来实现:自动化地以及根据测量的结果进行光纤的继续加工、尤其是光纤的分割。
另外可能的是,在光纤的第二末端的区域中在热和力的作用下在侧向上、即在与光纤的长轴垂直的方向上使该束变密集。
优选的是,光纤的第一部分包括如下的光纤:在所述光纤的第二末端处至少分时地出射具有大于10kW/cm2峰值功率密度的辐射。
考虑到本发明的第三方面,其中提出:在一种尤其是用于光学地激励激光装置、例如内燃机的激光点火系统的激光装置的光源的情况下,其中该光源包括具有多个发射体的二极管激光器以及光导装置,其中光导装置包括多个光纤并且每个光纤都具有第一末端和侧面,其中光第一末端相对于发射体被布置为使得由发射体所生成的光被输入耦合到光纤的第一末端中,其中光纤至少在其第一末端的区域中沿着其侧面边对边地布置,光纤还包括纤芯和光纤套,其中光纤套的截面至少在第一末端的区域中与纤芯的截面相比是小的。
可以与此伴随而来的尤其是,光纤套的厚度至少在第一末端的区域中与纤芯的截面相比为小的。
通过在第一末端的区域中与纤芯的截面相比光纤套的小的截面和/或小的厚度,实现了二极管激光器的发射的高的部分被输入耦合到纤芯中并且可以在那里低损耗地引导。二极管激光器的发射可能落到光纤在光纤套的区域中的端面上并且在那里不能或者仅能以高损耗引导的那部分由此被显著降低。
尤其是规定:光纤套在与光纤的长轴垂直的方向上至少基本上、例如沿着纤芯的外表面的至少99.5%包围纤芯。
尤其是当光纤套的截面至少在第一末端的区域中不大于纤芯的截面的30%、尤其是不大于纤芯的截面的10%、或者甚至不大于纤芯的截面的5%时,出发点可以是具有纤芯和光纤套的光纤,其中光纤套的截面至少在第一末端的区域中与纤芯的截面相比为小的。
尤其是当光纤套的厚度至少在第一末端的区域中不大于纤芯的截面的平方根的7%、尤其是不大于纤芯的截面的平方根的3%时,出发点可以是具有纤芯和光纤套的光纤,其中光纤套的厚度至少在第一末端的区域中与纤芯的截面相比为小的。
有利地,当纤芯的截面至少在第一末端的区域中大于光纤的截面的70%、尤其是大于光纤的截面的90%、或者甚至大于光纤的截面的95%时,二极管激光器的发射的高的部分被输入耦合到光导装置中并且在光导装置中被传输。
有利地,当光纤套的厚度至少在第一末端的区域中不小于由二极管激光器生成的光的波长与光纤的数值孔径的积时,二极管激光器的发射的高的部分被输入耦合到光导装置中并且在光导装置中被传输,因为通过这种方式可以避免受抑全反射的效应,该效应在光纤套过薄的情况下导致光纤中的光损耗。
有利地,当光纤具有至少0.4的数值孔径或者具有如下的数值孔径——该数值孔径至少对应于发射体在快轴中的发射的半发散角的正弦——时,二极管激光器的发射的高的部分被输入耦合到光导装置中。
有利地,当光纤的第一末端具有抛光体和/或抗反射层时和/或当发射体与光纤之间的透射空间完全被光学均匀的介质、例如光学凝胶充满时,尤其是当其折射率被合适地选择时,得出在输入耦合到光纤中时的低光学损耗并且二极管激光器的发射的高的部分被输入耦合到光导装置中。为此,光学均匀的介质、例如光学凝胶的折射率应当等于或大致等于、例如相差不超过光纤的折射率的15%或者甚至相差不超过光纤的折射率的3%、尤其是相差不超过纤芯的折射率的15%、尤其是相差不超过纤芯的折射率的3%。另外优选的是,光学均匀的介质、例如光学凝胶的折射率不大于光纤的折射率、尤其是不大于纤芯的折射率、而是小了高达15%、尤其是小了高达3%。
尤其是可以规定全部或几乎全部光纤的第一末端、例如光导装置的光纤的至少95%一起配备有抛光体或者抗反射层。
有利地,当光纤的第一末端被布置为与发射体相对并且具有几微米的间距时,二极管激光器的发射的高的部分被输入耦合到光导装置中。
可替代或附加地,考虑到本发明的第三方面,其中提出:在一种尤其是用于光学地激励激光装置、例如内燃机的激光点火系统的激光装置的光源的情况下,其中该光源包括具有多个发射体的二极管激光器以及光导装置,其中光导装置包括多个光纤并且每个光纤都具有第一末端和侧面,其中第一末端相对于发射体被布置为使得由发射体所生成的光被输入耦合到光纤的第一末端中,其中光纤至少在其第一末端的区域中沿着其侧面边对边地布置, 光纤分别具有纤芯、光纤套以及光纤磨光层(Faserschlichte),其中纤芯由第一材料制成,光纤套由第二材料制成,光纤磨光层由第三材料制成,其中第一材料对由二极管激光器生成的光具有折射率n1,其中第二材料对由二极管激光器生成的光具有折射率n2,并且其中第三材料对由二极管激光器生成的光具有折射率n3,并且其中有n1 > n2 > n3 >
1成立。
通过选择折射率n1、n2和n3实现了,二极管激光器的发射的在光纤的第一末端处被输入耦合到纤芯中的部分在纤芯中通过光纤被引导,并且达到光纤的第二末端,并且同时,二极管激光器的发射的被输入耦合到光纤套中的部分至少部分地在光导纤维内被引导,并且到达光纤的跌入末端,其中光纤中的被输入耦合到光纤套中的那部分发射的光基于光纤套与光纤磨光层之间的交界面处的全反射。
尤其是规定:光纤套在与光纤的长轴垂直的方向上至少基本上、例如沿着纤芯的外表面的至少99.5%包围纤芯。
另外尤其是规定:由光纤和光纤套构成的构造在与光纤的长轴垂直的方向上至少基本上、例如沿着纤芯的构造的外表面的至少99.5%被纤芯磨光层包围。
另外尤其是规定:光纤磨光层在与光纤的长轴垂直的方向上形成光纤的外部封套。
有利地,当光纤磨光层具有处于小于1微米、尤其是0.02-0.1微米范围的厚度时,二极管激光器的发射的高份额被输入耦合到光导装置中并且在该光导装置中被传输,因为在这种情况下,输入耦合到光纤磨光层中的光的部分特别小。
有利地,当可替代或附加地,光纤磨光层的折射率n3比光纤套的折射率n2小1%-15%和/或至少为1.3 时,二极管激光器的发射的高份额被输入耦合到光导装置中并且在该光导装置中被传输。
有利地,当光纤套具有1微米至几微米范围的厚度、尤其是1-5微米范围的厚度时,二极管激光器的发射的高份额被输入耦合到光导装置中并且在该光导装置中被传输,因为在这种情况下,输入耦合到光纤套中的光的部分特别小,但是同时咋洗光纤套与纤芯之间的交界面处的受抑全反射的效应仍然可以被可靠地排除。
例如可以实现:输入耦合到光纤套中的光的衰减不高于输入耦合到纤芯中的光的衰减的大致两倍至三倍。
例如可以规定:第一材料和/或第二材料是玻璃。对于第三材料来说也可以使用漆或塑料。
例如可以规定:光纤至少在其第一末端的区域中从圆形截面出发被变形和布置为使得进行二极管激光器的发射的提高的输入耦合。
考虑到本发明的第一个另外的方面,其中提出:制造一种尤其是用于光学地激励激光装置、例如内燃机的激光点火系统的激光装置的光源,其中该光源包括具有多个发射体的二极管激光器以及光导装置,其中光导装置包括多个光纤并且每个光纤都具有第一末端和侧面,其中第一末端相对于发射体被布置为使得由发射体所生成的光被输入耦合到光纤的第一末端中,其中光纤至少在其第一末端的区域中沿着其侧面边对边地布置,其方式是多个光纤至少被布置在光纤片段中。另外规定:在光纤片段内导致在所布置的光纤之间形成直接或间接的、尤其是粘接牢固的连接,并且光纤接着在光纤片段内被分割。
因此在分割光纤以后,存在至少两个光导装置。
有利地,当光纤变热时和/或当导致光纤的软化时和/或当导致光纤的变形时,可以加速所布置的光纤之间的直接或间接、尤其是粘接牢固的连接的产生。
尤其是规定:光纤至少在光纤片段中沿着其侧面边对边地布置。
有利地,当光纤在光纤片段中布置在光纤载体上时,尤其是当对光纤施加力时,可以加速制造过程、尤其是在所布置的光纤之间制造直接或间接的粘接牢固的连接,其中所述力定向为与光纤载体上的光纤的抵靠面垂直或几乎垂直。
尤其是规定:在分割变形的光纤时,光纤载体同样被分割。
有利的是,导致在所布置的光纤与光纤载体之间形成粘接牢固的连接,其中与光纤连接的光纤载体在分割所布置的光纤时同样被分割。
如果避免光纤之间的直接的牢固粘接,则不预期或者仅以小的程度预期各个光纤之间的光学串扰。
在一个实施方式中规定:光纤在力作用于光纤时被布置在光纤载体与相对面之间,其中光纤在相对面与光纤载体之间受到挤压。在此,一方面可能的是,相对面由至少一种耐热材料、例如SiC制成,该材料在800℃的温度下也不与光纤形成连接。另一方面可能的是,相对面是光纤载体的部分,其中第二光纤载体与光纤连接,尤其是粘接牢固地连接,其中与光纤连接的第二光纤载体在分割所布置的光纤时同样被分割。在该方法的一个特殊的实施方式中规定:光纤在光纤被布置在光纤载体上的宽度上在光纤变形之后完全或几乎完全充满光纤载体与相对面之间的空间,例如高达95%以上或高达90%至99%。
有利地,光纤的分割在光纤片段之内进行,使得光纤的界面与长轴之间成大致直角、尤其是89˚至91˚之间的角度。通过这种方式,要分割的线路被最小化并且该方法的经济性被优化。
有利地,光纤被布置为使得光纤在里面彼此连接并且光纤被分割的光纤片段处于光纤的中心区域,使得光纤在分割时被分成大致长度相同的两个光纤件。
光纤的分割可以借助于红外激光器、尤其是借助于CO2激光器进行。
有利地,可以在第一和至少一个第二切割中进行光纤的分割,其中第一切割大致垂直于光纤的长轴进行,并且第二切割沿着光纤的长轴进行。通过这种方式,每工作流程制造至少4个光导装置,由此进一步优化该方法的经济性。
以经济的方式可能的还有,光导装置、尤其是在第一切割以后和第二切割以前尤其是一起经历打磨和/或镀层。
考虑到本发明的第二个另外的方面,其中提出:制造一种尤其是用于光学地激励激光装置、例如内燃机的激光点火系统的激光装置的光源,其中该光源包括具有多个发射体的二极管激光器以及光导装置,其中光导装置包括多个光纤并且每个光纤都具有第一末端和侧面,其中第一末端相对于发射体被布置为使得由发射体所生成的光被输入耦合到光纤的第一末端中,其中光纤至少在其第一末端的区域中沿着其侧面边对边地布置,其中该制造方法具有下列步骤:
-布置多个光纤,所述光纤在部分区域中形成光纤片段,该光纤片段布置在两个彼此相对的挤压面之间,
-使该光纤片段变热;
-通过挤压面将力施加在变热的光纤上,其中由于力和变热首先导致变热的光纤的变形,其中所施加的力和/或光纤的温度被选择为使得变形在光纤首次至少基本上充满挤压面之间的区域时出现静止状态。
本发明所基于的认识是,在两个挤压面之间边对边布置的光纤位于挤压面之间首先为自由的体积的区域中并且可能的是,找出这样的方法参数,使得光纤在首先自由的体积中的整形是可能的,但是当光纤首次至少基本上充满挤压面之间的区域时不进行另一整形。
该方法参数例如可以包括下面参数之中的一个或所有:光纤在整形时的最小温度;光纤在整形时的最大温度;在整形时挤压面之间的最小力;在整形时挤压面之间的最大力。尤其是有利的是,设置光纤被加热至少到最小温度并且设置在挤压面上以最小力挤压光纤,并且最小力和最小温度被选择为使得光纤的整形是可能的,其中当光纤首次至少基本上充满挤压面之间的区域时,对光线的进一步整形导致静止状态,设置光纤被加热直到最大温度,并且设置在挤压面上以直到最大力挤压光纤,并且最大力和最大温度被选择为使得当光纤至少基本上充满挤压面之间的区域时,排除对光线的进一步整形。
有利地,尤其是可以将该方式执行得使得变形导致静止状态,而为此不需要所作用的力或者温度的改变和/或变形不导致状态,而所施加的力和/或光纤的温度基本上保持恒定。
尤其是规定:光纤至少在光纤片段中沿着其侧面边对边地布置。
尤其是规定:当挤压面之间的区域的95%以上、尤其是99.5%以上被充满时,加热的光纤导致静止状态。
有利地,至少一个挤压面是光纤载体的一部分,并且导致形成连接、尤其是形成光纤与光纤载体之间的粘接牢固的连接。
可替代或附加地,有利的是,挤压面是光纤载体的一部分,并且相对的另一挤压面是第二光纤载体的一部分,并且导致形成连接、尤其是形成光纤与光纤载体之间的粘接牢固的连接。
另一方面优选的是,避免光纤载体与第二光纤载体之间的直接的、尤其是粘接牢固的连接。
对于改善光纤整形的精确度有利的是,光纤由一种或多种第一玻璃制成,并且光纤载体由一种或多种第二玻璃制成,并且第二玻璃的软化温度具有比第一玻璃的软化温度更高的值。如果相应地选择玻璃,则保证:在力的作用下,进行光纤的整形,而不是光纤载体的整形。优选地,第一和第二玻璃的软化温度彼此相差大于20K。
另外优选的是,光纤由一种或多种第一玻璃制成,并且光纤载体由一种或多种第二玻璃制成,第二玻璃在室温下的硬度具有比第一玻璃在室温下的硬度更高的值。
在可替代的实施方式中,挤压面之一或二者由至少一种耐热的材料、例如SiC制成,该材料在700℃的温度下也不与光纤形成连接。
在一个实施方式中规定,所布置光纤的加热在光纤片段内进行,其方式是光纤通过至少一个、尤其是通过两个挤压面尤其是借助于至少一个电阻发热体被加热。可替代或附加地,使用电感发热体,使得缩短发热时间。
附加地或可替代地,考虑到本发明的第二个另外的方面,其中提出:制造一种尤其是用于光学地激励激光装置、例如内燃机的激光点火系统的激光装置的光源,其中该光源包括具有多个发射体的二极管激光器以及光导装置,其中光导装置包括多个光纤并且每个光纤都具有第一末端和侧面,其中第一末端相对于发射体被布置为使得由发射体所生成的光被输入耦合到光纤的第一末端中,其中光纤至少在其第一末端的区域中沿着其侧面边对边地布置,其中该制造方法具有下列步骤:
-布置多个光纤,所述光纤在部分区域中形成光纤片段,该光纤片段布置在两个彼此相对的挤压面之间,
-加热该光纤片段;
-通过挤压面将力施加在加热的光纤上来使该光纤片段变形,其中在施加力期间确定剩留在挤压面之间的缝隙的高度,并且其中当所确定的在挤压面之间剩余的缝隙的高度达到或超过预先给定的值时,结束施加力。
尤其是规定:光纤至少在光纤片段中沿着其侧面边对边地布置。
有利地,预先给定的高度的值被选择为使得在结束施加力时,光纤至少基本上充面挤压面之间的区域。
尤其是规定:为了使光纤变形而将相对面彼此移动所定义的路程长度。
在此尤其是规定:该方法规定安排或者测量在将加压面放置在光纤上时挤压面之间的距离,并且还规定安排或测量挤压面之间的自由截面在将挤压面放置到光纤上时处于光纤区域中的部分,并且路程长度由两个安排或测量的参数的乘积来给定。
在一个实施方式中规定:通过高度精确的驱动、尤其是通过基于压电驱动彼此移动挤压面。
有利地,残留在挤压面之间的缝隙的高度的确定包括参考测量装置,该参考要么通过譬如由合适的传感机构来检测光纤变形的开始进行,要么通过挤压面有规律地、例如在层开始时彼此接近使得其彼此接触来进行。
有利地,在检测光纤变形的开始以后,将挤压面彼此移动所定义的路程长度,其中路程长度由挤压面之间在光纤变形的开始时的距离以及挤压面在光纤区域中在光纤变形开始时的自由截面的部分来给定。可能的是,在光纤的变形开始时这两个因素由本身公知的传感机构来测量,但是光纤有利地被布置成层并且具有拥有已知直径的圆形截面。于是,该距离至少大致由光纤的直径与因数(1-pi/4)的积来给定。
有利地,两个挤压面之一或者两个挤压面是一个或两个光纤载体的一部分,所述光纤载体与光纤形成尤其是粘接牢固的连接。在这些情况下有利的是,为了改善光纤整形的精确度而如上述那样在光纤的材料方面选择光纤。
附加地或可替代地,考虑到本发明的第二个另外的方面,其中提出:制造一种尤其是用于光学地激励激光装置、例如内燃机的激光点火系统的激光装置的光源,其中该光源包括具有多个发射体的二极管激光器以及光导装置,其中光导装置包括多个光纤并且每个光纤都具有第一末端和侧面,其中第一末端相对于发射体被布置为使得由发射体所生成的光被输入耦合到光纤的第一末端中,其中光纤至少在其第一末端的区域中沿着其侧面边对边地布置,其中该制造方法具有下列步骤:
-布置多个光纤,所述光纤在部分区域中形成光纤片段,该光纤片段布置在挤压工具的两个彼此相对的挤压面之间,其中挤压工具包括两个部分并且其中挤压工具的两个部分中的每个都包括所述挤压面之一,
-加热该光纤片段,
-通过挤压工具的所述部分之间的相对运动使加热的光纤变形,
-挤压工具的所述部分之间的相对运动导致静止状态,其中通过挤压工具的两个部分间接或直接地彼此碰撞来使相对运动导致静止状态。
在此尤其是规定:光纤至少在光纤片段中沿着其侧面边对边地布置。
有利地,挤压工具的两个部分的彼此碰撞直接的进行,也就是说,挤压工具的部分彼此接触。在这种情况下直接可以以高精确度将工具的尺寸稳定性映射到光纤的所定义的整形。
有利地,挤压工具的两个部分的彼此碰撞间接地通过至少一个布置在挤压工具的挤压面之间的间隔件来进行。这样的间隔件可以以相对小的成本来制造和布置,使得可以利用工具精确地来对不同类型的光纤、例如具有不同截面和有不同材料制成的光纤进行整形。
有利地,挤压工具的部分被成形和布置为或者间隔件被确定尺寸和布置为使得当光纤首次至少基本上充满挤压面之间的区域、尤其是当挤压面的95%以上、或者甚至99.5%以上被充满时,挤压工具的部分之间的相对运动导致静止状态。
有利地,光纤成层地布置并且光纤具有拥有已知直径的圆形截面,并且挤压工具的部分被成形和布置为、或者间隔件被确定尺寸和布置为使得当挤压工具的加压面之间的距离至少大致由光纤的直径与因数pi/4的积来给定时,挤压工具的部分之间的相对运动导致静止状态。
有利地,在里面布置有光纤的区域旁边进行挤压工具的彼此碰撞。通过这种方式,可以实现光纤的尽可能密的布置。
有利地,两个挤压面之一或者两个挤压面是一个或两个光纤载体的一部分,所述光纤载体与光纤形成尤其是粘接牢固的连接。在这些情况下有利的是,为了改善光纤整形的精确度而如上述那样在光纤的材料方面选择光纤。
如果在挤压面之间布置间隔工件,则对于改善光纤整形的精确度有利的是,光纤由一种或多种第一玻璃制成,并且间隔工件由一种或多种第三玻璃制成,并且第二玻璃的软化温度具有比第三玻璃的软化温度更高的值。如果相应地选择玻璃,则保证:导致光纤的变形,而不是间隔工件的变形。优选地,软化温度彼此相差大于20K。
附图说明
图1示出了具有激光点火装置的内燃机的示意图。
图2详细地示意性示出了激光点火装置。
图3a、3b、3c和3d示意性示出了光源的示例。
图4、4a示意性示出了光纤的构造和布置。
图4b示意性示出了光导装置和二极管激光器的布置的示例。
图5a、5b和5c示意性示出了光源的另一示例。
图6、7a、7b、7c、7e、7f、7g、7h和7i示例性和示意性地示出了光源的制造。
图8a、8b、8c、8d和8e以及图9a和9b示意性地示出了光源的制造的另一示例。
图10、11、12、13和14示出了光源的制造的另外的示例。
图15、15a和15b和16示意性地示出了光源的另外的示例。
图17a、17b和18示意性示例性地示出了光源的制造方法。
图19和20示意性示例性地示出了光源的另一制造方法。
具体实施方式
在图1中,附图标记109总体上表示内燃机。该内燃机用于驱动未示出的机动车辆或同样未示出的发电机。内燃机109包括多个汽缸129,图1中示出了其中一个。汽缸129的燃烧室14受到活塞16的限制。燃料229直接通过喷射器18到达燃烧室14中,该喷射器18连接到燃料压力储罐209。
喷入到燃烧室14中的燃料229借助于激光脉冲24被点燃,所述激光脉冲24由包括打火装置27的激光装置11辐射到燃烧室14中,并且借助于聚焦光学器件261被聚焦。激光装置11由光源10通过光导装置12馈送泵浦光。光源10由控制和调节装置32来控制,该控制和调节装置32还控制喷射器18。
光源10除了光导装置12以外还包括二极管激光器13,该二极管激光器13根据控制电流将相应的泵浦光通过光导装置12输出给激光装置11。
图2示意性地示出了图1中的激光装置11的固体激光器260的详细视图。如从图2中可以看出的那样,固体激光器260具有在后面被称为激光晶体44的激光活性的固体,在该固体之后还光学地布置有也被称为Q开关的晶体、即无源品质开关(Güteschalter)46。固体激光器260还具有输入耦合镜42和输出耦合镜48。在该示例中,固体激光器260的组件被构造为单片的,也就是说,这些组件例如通过接合和/或涂层以基本上不可松开的方式彼此连接。
为了生成亦称巨脉冲的激光脉冲,激光晶体44被贯穿输入耦合镜42施加泵浦光28a,使得导致光学泵浦以及导致在激光晶体44中形成粒子数反转(Besetzungsinversion)。无源品质开关46首先处于其静止状态,在该静止状态中该品质开关对要由激光装置11生成的光具有相对小的透射。通过这种方式,受激发射的过程以及由此激光辐射的生成首先受到抑制。但是随着泵浦持续时间增加,即在施加泵浦光28a期间,固体激光器260中的辐射强度升高,使得无源品质开关46最后褪色。在此,该品质开关的透射跳跃式地升高,并且激光辐射的生成开始。该状态由双箭头24’符号化表示。在激光运行期间,由于受激发射的效应,存在于激光晶体44中的粒子数反转的迅速下降,使得固体激光器260的发射通常在几纳秒以后就停止,并且随后品质开关46的透射也又下降到其原始的小的值。
通过前述方式,产生亦称巨脉冲的激光脉冲24,该激光脉冲具有相对高的峰值功率。该激光脉冲24必要时在使用另一光导装置(未示出)的情况下或者直接地通过激光装置11的同样未示出的燃烧室窗输入耦合到内燃机109的燃烧室14(图1)中,使得点燃其中存在的燃料229或空气/燃料混合物。
图3a、3b、3c和3d示出了光源10的一个实施例的示意图。光源10所包括的二极管激光器13具有所谓的二极管激光条的构造形式。该二极管激光条因此具有多个并排布置的发射体131。发射体131具有侧面1310,由发射体131生成的光穿过该侧面发出。该侧面1310通常具有大致矩形的构造,该构造具有通常称为快轴(Fast-Axis)的短的例如1μm长的第一侧1311以及通常称为慢轴(Slow-Axis)的较长的例如10-500μm长的第二侧1312。在层平面中在慢轴的方向上并排布置的发射体131之间存在称为隔离槽的区域,从这些区域中不发射光。由发射体131生成并且从侧面1310发出的光分别具有光锥的形状,其中光锥在快轴平面中的半开口角通常处于30˚至60˚的范围中,并且一般明显大于光锥在慢轴平面中的通常为仅仅几度的开口角。
尽管在该例中二极管激光器13具有所谓的二极管激光条的构造形式,本发明也不限于这样的构造形式,而是例如还包括具有发射体131的其他布置、例如具有多个层平面中的发射体131的布置的二极管激光器13,其中这些层平面例如在快轴的方向上彼此错开几微米,例如所谓的二极管激光叠层或纳米叠层。
同样由光源10所包括的光导装置12具有多个亦称光学纤维121的光纤121,其中光纤121分别具有第一末端1211和第二末端1212。光纤121在其第一末端1211的区域中以一个位置并排布置。另外,光纤121在其第一末端1211的区域中被布置为使得光纤121的属于第一末端1211的端面1216共同处于一个平面中。另外,光纤121在其第一末端1211的区域中沿着其端面1217对齐地布置,即被布置为使得所有光纤121或几乎所有光纤121、例如多于90%的光纤121在其第一末端1211的区域中接触直接相邻的光纤121。
在该示例中,光纤121的端面1216具有基本上矩形的形状,同样地光纤121在其第一末端1211中的截面具有基本上矩形的形状。在此,光纤121在其第一末端1211的区域中平坦地沿着光纤121的侧面1217的被构造为近似平坦的区域彼此接触。但是,本发明当然不限于在其第一末端1211的区域中具有基本上矩形的截面的光纤121。该截面也可以是梯形的,或者具有弯曲的边,其中优选的是,光纤121在其第一末端1211的区域中平坦地沿着其侧面1217彼此接触并且光纤121的端面1216共同地处于一个平面内,其中光纤121的端面1216尽可能紧密地处于一起,即不包含暴露的表面。
光纤121的端面1216和光纤121的截面彼此具有至少基本相同的面积,该面积优选处于3000μm2至5000μm2的范围内。光纤121的端面1216和光纤121的处于光纤121的第一末端1211的区域中的截面优选地具有矩形形状,该矩形的边长构成大致0.78或pi/4的比例,其中光纤121优选地沿着矩形的短边彼此接触。在本发明的范围内,应将光纤121的截面理解成与光纤121的长轴1219垂直的截面。
光纤121由至少一种玻璃制成,其中每个单独的光纤121优选地由至少两种不同的玻璃制成。所使用的玻璃种类例如是所谓的燧石玻璃和/或钙钠玻璃。
图4示出了光导装置12的片段、尤其是属于光纤121的第一末端1211的端面1216的片段,所述端面1216表示光纤121在其第一末端1211的区域中的截面。在光纤121的截面中,或沿着光纤121的端面1216,可以看见中心地布置在光纤121中的纤芯1213以及还有在侧向上、即与光纤121的长轴1219垂直地包围纤芯1213的光纤套1214。在光纤121的截面中,或沿着光纤121的端面,另外可以看见在侧向上包围光纤套1214的光纤磨光层1215。在该示例中,光纤121的端面1216以及光纤121在其第一末端1211的区域中的截面都具有近似矩形的形状。同样,在光纤121的第一末端1211的区域中,纤芯1213的截面、和由纤芯1213和光纤套1214组成的形成物的截面、以及由纤芯1213和光纤套1214以及光纤磨光层1215组成的形成物的截面都具有近似矩形的截面。
规定:光纤套1214的厚度至少在光纤121的第一末端1211的区域中与纤芯1213的截面面积相比、尤其是与该截面面积的平方根相比是小的,由此实现了,二极管激光器13的高份额的发射被输入耦合到纤芯1213中,在那里该高份额的发射可以损失少地被引导。
为了实现尽管在光输入耦合到光纤121的光纤套1214的情况下仍在那里至少部分地将光引导到光纤121的第二末端1212,附加地或可替代地规定:纤芯1213由第一材料制成,光纤套1214由第二材料制成,并且光纤磨光层1215由第三材料制成,其中第一材料对由二极管激光器13生成的、波长例如为808nm的光具有折射率n1,其中第二材料对由二极管激光器13生成的光具有折射率n2,并且其中第三材料对由二极管激光器13生成的光具有折射率n3,并且其中有n1
> n2 > n3 > 1成立。
在该示例中,纤芯1213在光纤121的第一末端1211的区域中具有近似矩形的外形和60μm和77μm的边长,光纤套1214形成大致2μm厚的层并且光纤磨光层1215形成大致0.05μm厚的层。第一材料、即纤芯1213的材料是具有在1.5至1.6之间的折射率的玻璃、例如燧石玻璃。第二材料、即光纤套1214的材料是具有在1.4至1.5之间的折射率的玻璃、例如钙钠玻璃。第三材料、即光纤磨光层1215的材料是塑料并且具有在1.15至1.35之间的折射率。光纤磨光层1215附加地具有改善光纤121的强度的功能。光纤磨光层1215可以是由漆(丙烯酸酯或塑料)制成的外套。
光纤121的第一末端1211和/或第二末端1212可以具有抛光和/或如在图4a中所示抗反射层15。这样的抛光和/或这样的抗反射层15被实施为使得减小了在从光导装置12出射时/入射到光导装置12中时的光损耗。
可替代或附加地,可以如图4b示意性地示出的那样,给光纤的第一末端1211与二极管激光器13的发射体13之间的空间完全填充光学均匀的介质17、例如光学凝胶,优选地填充如下凝胶,使得在将由二极管激光器13的发射体131所生成的光输入耦合到光纤121中时的光损耗减小和/或具有等于或大致等于纤芯的折射率n1、例如与纤芯的折射率n1的差别不大于15%的折射率。
可替代或附加地,可以将光纤121的第一末端1211布置为与二极管激光器13的发射体131相距1μm至10μm的间距。
如在图3a、3b和3c中可以看出的那样,光纤121在第一末端1211的区域中与光纤载体20相连接。在该例中所使用的光纤载体20具有方形小片的形状,在布置光纤121的例如20mm的宽度上延伸,具有在光纤121的长轴1219的方向上取向的为1mm至20mm、例如至10mm的长度。光纤载体20在其朝向二极管激光器13的那侧与光纤121的端面1216平齐地端接。光纤载体20的高度处于1毫米的十分之几至几毫米的范围内,并且通常是光纤121的高度的几倍高。
光纤载体20由玻璃制成并且与光纤121在其第一末端1211的区域中粘接牢固地连接。光纤载体20由玻璃制成,该玻璃与制成光纤121的一种或多种玻璃相比在室温下具有更低的硬度、相似的热膨胀系数和/或更高的软化温度。所使用的玻璃种类例如是浮法玻璃。
在此被称为光纤121的第一末端1211的区域的区域应理解为将光纤121的如下区域:在该区域中光纤121被布置在光纤载体20上。
由光纤121和光纤载体20构成的复合体例如通过粘接相对于二极管激光器13被固定。另一可能性是,通过夹持来产生固定,使得该固定在稍后的时刻例如由于拆卸或重新调整而可以被松开。
图5a、5b和5c中示出了另一实施方式。该另一实施方式与图3a、3b和3c中所示的实施方式的区别在于,光纤121在其第一末端1211的区域中不仅被布置在光纤载体20上,而且被布置在光纤载体20与第二光纤载体21之间。光纤载体20和第二光纤载体21分别具有方形玻璃片的形状并且例如大小相同。例如,光纤载体20和第二光纤载体21具有在前面的示例中针对光纤载体20所说明的尺寸。
在光纤载体20、21和光纤121之间存在粘接牢固的连接,并且光纤载体20以及光纤载体21都平齐地与光纤121的端面1216端接。
一方面可能的是,光纤载体20的朝向光纤121的面以及第二光纤载体21的朝向光纤121的面彼此平行,使得剩留在光纤载体20、21之间的缝隙具有一致的高度。可替代地,光纤载体20的朝向光纤121的面以及第二光纤载体20的朝向光纤121的面彼此倾斜,使得剩留在光纤载体20、21之间的缝隙在光纤121的端面1216的区域中比在光纤载体20、21的与光纤121的端面1216相对的区域中具有更小的高度。该倾斜优选地进行0.1˚至2.5˚、例如0.2˚至0.5˚的角度。
根据光纤载体20、21之间的缝隙的形状,设置光纤121的连续变尖。通过用于输入耦合到光纤121中的截面形状与用于到光纤121中的光导的截面形状之间的连续过渡,避免了突变的过渡,其中突变的过渡展示出潜在的机械薄弱位置。
两个光纤载体20、21可以在其材料方面具有同类的、尤其是相同的特性。优选地,第二光纤载体21由玻璃制成,该玻璃与制成光纤121的一种或多种玻璃相比在室温下具有更低的硬度和/或相似的热膨胀系数和/或更高的软化温度。
下面根据图6示例性地阐述光源10的制造。出发点是具有1mm高度、5mm长度和14mm宽度的光纤载体20。沿着光纤载体20的总宽度布置有具有圆形端面1216和圆形截面并且具有大致1000mm长度和大致70μm直径的光纤121,其中光纤121在光纤载体20的区域中以一层并且沿着其端面1217平齐地端接,也就是说,所有光纤121或几乎所有光纤121、例如多于90%的光纤121在其第一末端1211的区域中沿着其端面1217接触直接相邻的光纤121。因此导致大致200个光纤121的布置。
光纤121相对于彼此以及相对于光纤载体20例如在利用共同的抵靠面(未示出)的情况下被定向为使得光纤121的端面1216平齐地彼此端接并且平齐地与光纤载体20端接。
布置在光纤载体20上的光纤121的变热借助于加热装置70、例如借助于电阻加热到例如550℃至800℃的温度来进行,其中由加热装置70生成的热例如贯穿光纤载体20到达光纤121。由于光纤121和光纤载体20的变热,导致形成光纤121与光纤载体20之间的粘接牢固的连接。
在该方法的一个可替代的实施方式中,如在图7a和7b中所示,光纤载体20与光纤121之间的连接的形成被通过如下方式支持和加速:在光纤121的背向光纤载体20的那侧使工具200的相对面22在力F的作用下与光纤121接触。因此,也在光纤载体20与光纤121之间产生力。为了避免也在光纤121与相对面22之间形成连接,该相对面由至少一种耐热材料、例如由SiC制成,该耐热材料在热和压力的作用下也不与玻璃连接。
可替代地,尤其是在相对面如图7c和7b所示的那样是第二光纤载体21的部分时,相对面22与光纤121之间的连接的形成也可能是所期望的。在这种情况下,可以借助于第二加热装置71、例如借助于第二电阻加热体来改善热传输,其中该第二电阻加热体布置在由光纤121和光纤载体20、21构成的复合体的背向第一电阻加热体的那侧上。
在该方法的一个可替代的实施方式中,光纤121的继续变热与光纤121的软化相联系和/或在通过相对面22引入的力的作用下导致光纤121在其第一末端1211的区域中的变形。在此,如图7e所示,可以观察到,光纤121的首先为圆形的截面在光纤121彼此接触或者接触光纤载体20或相对面22的区域中变为扁平,也就是说,光纤121的侧面1217的曲率在该区域中减小(曲率半径增加),而光纤121的侧面1217的仍然为自由的区域中的曲率增加(曲率半径减小)。如果热和力的作用进一步延续,则光纤121在其第一末端1211的区域中一直继续变形,直到光纤载体20与相对面22之间的空间至少基本上完全地被光纤121充满(图7e)。于是,光纤121在其第一末端的区域中例如具有矩形的截面,该矩形截面尤其是具有Pi比4的边长比,另一方面,也可以导致光纤121的不那么规则地成形的截面、例如梯形截面或弯曲的截面(图7f)。
在另一实施方式中规定:如从图7g、7h和7i中可以看出的那样,光纤121在包括光纤121的端面1216在内的第一部分区域121a中比在第二部分区域121b中更强烈地受到挤压,其中第二部分区域121b被布置为与光纤121的端面1216间隔开。例如,光纤121在第一部分区域121a中的挤压强度为使得其在挤压以后具有近似矩形的端面1216(图7h)。在该例中,光纤121在第二部分区域121b中受到的挤压如此小,使得其在第二部分区域121b中保持近似圆形的截面(图7i)。
在此规定:相对面22与光纤121在光纤载体20上的接触面成0.1˚至2.5˚的角度。可替代或附加地规定:通过相对面22作用于光纤的力与光纤121在光纤载体20上的接触面的法线成0.1˚至2.5˚的角度,使得导致对光纤121的不均匀的挤压。
之前已经描述了单个光源10的制造、尤其是单个光导装置12的制造。下面将示例性地描述,附加地或可替代地可以在一个工作流程中分别制造多个光源10、尤其是分别制造多个光导装置12。
在此例如如图8a和8b中所示,多个光纤121、尤其是非常大数目的光纤121、例如1000个或更多光纤121并排布置,使得光纤121在光纤片段1218中沿着其侧面1217处于边对边,也就是说如此布置,使得所有光纤121或几乎所有光纤121、例如多于90%光纤121在其第一末端1211的区域中沿着其侧面1217在光纤片段1218中接触直接相邻的光纤121。
光纤121被布置为使得光纤片段1218在光纤121的长度方向上至少大致处于光纤121的中部。光纤121另外在光纤片段128中处于光纤载体20上,该光纤载体20例如是玻璃板并且具有大致1毫米的高度、几毫米的长度和50mm至200mm或以上的宽度。在该例中,第二光纤载体21与第一光纤载体20相对地被放置在光纤121上,第二光纤载体20的特性在几何结构和材料方面与光纤载体20一致。
在图8c中示意性地示出下面的方法步骤。这些方法步骤包括:利用两个被构造成电阻加热体的加热装置70、71来使光纤载体20和光纤载体21变热。因此,光纤121也间接地变热,在该例中变热到550至850℃。另外,这些方法步骤包括:将力F作用于光纤载体20并且将力F’作用于第二光纤载体21。力F和F’彼此相反并且被定向为使得通过两个光纤载体20、21总共有例如0.5 N/cm2至50 N/cm2的压力施加在光纤121上。
由于该压力的作用,导致光纤121在光纤载体20与第二光纤载体21之间的区域中的变形,其中光纤121在光纤载体20与第二光纤载体21之间的区域中首先具有圆形的截面并且该圆形的截面由于光纤121的变形而如上所述那样变形。
图8b中还示出了相应地变形的光纤121的一个示例,其中光纤121的截面在光纤121接触光纤载体20、21或彼此接触的区域中具有扁平化部。图8e中示出了另一示例,其中光纤121基本上充满了光纤载体20与光纤载体21之间的区域,使得整个光纤121基本上完全充满位于光纤载体之间的空间。各个光纤121在光纤载体20、21之间的区域中的截面可以是矩形或梯形的。
下面进行光纤121和光纤载体20、21的冷却,其中导致光纤121的固化并且其中在光纤121与光纤载体20、21之间形成粘接牢固的连接。
如图9a示例性地示出的那样,在该例中规定:由光纤载体20、光纤121和第二光纤载体21构成的复合体接着借助于大致垂直于光纤121的长轴1219在光纤121的光纤片段1218的区域中进行的切割55而被分成两个大致相等的部分301、302。切割55例如可以公知方式借助于金刚石锯或者借助于刻刮或折断或者借助于激光束、例如红外激光、尤其是CO2激光来执行。
可选地,两个这样获得的部分300、301或者多个这样获得的部分301、302可以彼此堆叠并且一起进行抛光和/或配备抗反射层。
所获得部分301、302可以理解成一起制造的两个光导装置12。
另外,可选地也可以如图9b示意性示出的那样,通过执行在光纤121的光纤片段1218的区域中沿着光纤121的长轴1219进行的一次或多次第二切割56来单独地或一起将部分301、302进一步拆分,并且因此生成多个光导装置12。第二切割56可以灵活地执行,尤其是这样执行,即所生成的光导装置12的宽度对应于二极管激光器13的用于共同作用的宽度。
第二切割56同样可以如切割55那样来执行,例如借助于金刚石锯或者借助于刻刮或折断或者借助于激光束、例如红外激光、尤其是CO2激光来执行。
尤其是可以为了执行第二切割56而将部分301、302或者多个部分301、302进行堆叠,使得在每次第二切割56时分割出多个光导装置12。
如上所述,光源10的制造可以规定:在力F在光纤121的第一末端1211的区域中或者在例如光纤121的大致中部的光纤片段1218中作用于变热的光纤121的情况下导致变热的光纤121的变形,例如变形为使得整个变形的光纤121完全充满光纤载体20与第二光纤载体21之间的区域。当然也可能的是,光纤载体20和/或第二光纤载体21被例如由SiC制成的第二工具代替,该工具不与光纤121连接并且在光纤121变形以后被除去。重要的是,光纤121如图10所示那样布置在两个挤压面201、202之间,其中力F和反作用力F’通过所述挤压面作用于光纤121。在这种情况下,所制造的装置不具有两个光纤载体21、22,而是最高具有一个光纤载体21。在这种情况下特别优选的是,通过刻刮和断裂引入第一和/或第二切割55、56。
在下面的示例中,力F和F’被选择为使得尽管导致光纤121的变形,但是在光纤121首次至少基本上充满挤压面201、202之间的区域时(例如>截面的99.5%),该变形出现静止状态。在此,避免了不足以使光纤121变形的过小的力F以及将导致光纤121从挤压面201、202之间的区域中从侧向上掉出的过大的力。
具体而言,140个大小为15mm*8mm的由燧石玻璃/钙钠玻璃构成的光纤被布置在两个挤压面201、202之间,并且被加热到大致630℃、即光纤121的软化温度以上。接着,光纤121被施加力F。对于该力来说,所期望的表现在1N至35N之间被观察到。
当然,在一定极限内可能的是,将光纤121加热到更高或更低的温度,由此导致光纤121的提高或减小的流动性。在这种情况下,力F的出现如下表现的区域可以推移并且可以通过尝试被找到:所述表现尽管导致光纤121的变形,但是当光纤121首次至少基本上充满挤压面201、202之间的区域时(例如>截面的99.5%),该变形出现静止状态。在该例中,该力所期望的表现在10N至20N之间以及光纤温度在590℃至690℃之间达到。
在另一实施方式中,附加地或可替代地规定:确定剩留在挤压面201、202之间的缝隙的高度,其中当所确定的值达到或超过预先给定的值时,也就是说,当挤压面201、202之间剩留的缝隙的高度达到或超过预先给定的高度时,结束施加力F。
一方面当光纤121基本上充满了挤压面201、202之间的区域时(例如>截面的99.5%)可以结束力的施加,另一方面也可以选择另一高度。在图11所示的实施方式中,具有首先为圆形的截面和在示例100中为100μm的直径D的光纤121被单层地并且沿着光纤121的侧面1217边对边地放入两个挤压面201、202之间。挤压面201、202分别要么是光纤载体20、21的与光纤121连接的部分、要么是例如由SiC制成的与光纤121不连接的工具200的部分。
挤压面201、202可以通过执行器60、在此例如通过压电执行器被推移,其中挤压面201、202的推移被施加在执行器60上的信号、例如被电压触发。所规定的是:例如基于施加在执行器上的信号或通过光学系统来检测挤压面201、202的彼此间的实际间距。
在该例中,在将电压施加在压电执行器上以前通过如下方式参考挤压面201、202相对于彼此的位置:使挤压面201、202与还未软化的光纤121接触。接着,逐步或连续地提高施加在压电执行器上的电压,直到所施加的电压对应于压电执行器的为22μm的长度扩展。在该时刻,位于挤压面201、202之间的空间至少基本上完全充满变形的光纤121。
在可替代的实施方式中规定:剩留在挤压面201、202之间的缝隙的高度通过如下方式来给定:挤压借助于挤压工具200来进行,该挤压工具由两部分211、212构成,其中第一挤压面201被分配给挤压工具200的第一部分211并且第二挤压面202被分配给挤压工具200的第二部分212。如图12所示,挤压工具200的第一部分在此在其外部区域中具有突起2111。突起2111被成形和布置为使得其具有抵靠面2112,该抵靠面与第二挤压面202齐平。为了定义变热的光纤121的变形而规定:挤压工具200的两个部分211、212彼此接近,直到挤压工具200的第一部分211的突起2111的抵靠面2112与第二挤压面202接触。因此,剩留在挤压面201、202之间的缝隙通过由突起2111给定的度量体现部(Maßverkörperung)来定义。
当然,挤压工具200的第二部分212可以可替代地或者如图13所示附加地在其外部区域中具有突起2111。尤其是,挤压工具200的两个部分211、212可以例如在其外部区域中具有突起2111,其中突起2111具有彼此平行的抵靠面2112。在这种情况下,为了变热的光纤121的所定义的变形规定:挤压工具的两个部分201、202彼此接近,直到挤压工具200的第一部分211和第二部分212的突起2111的抵靠面2112彼此接触。剩留在挤压面201、202之间的缝隙由此通过由突起2111给定的度量体现部来定义。
下面称为挤压工具200的第一部分211和第二部分212的部分可以一方面是两个严格字面意义上的工具、例如由SiC制成的工具,该工具在热和压力的作用下、例如在800℃的温度和高达50N/cm2的压力下也不与光纤121连接。另一方面可能的是,如图12和13中通过使用附图标记20和21所示,挤压工具200的第一部分211是光纤载体20和/或挤压工具200的第二部分212是第二光纤载体21,其中优选由玻璃制成的光纤载体20和/或第二光纤载体21在热和压力的作用下形成粘接牢固的连接。
在另一示例中规定:剩留在挤压面201、202之间的缝隙的高度通过如下方式来给定:挤压借助于挤压工具200进行,使得由两个部分211、212构成,其中第一挤压面201被分配给工具200的第一部分211并且第二挤压面202被分配给工具200的第二部分212并且其中在挤压面201、202之间、例如在挤压工具200的外部区域中布置一个间隔件40或多个间隔件40。
在图14所示的该示例的实施方式中,在光纤121的两侧分别布置间隔件40。间隔件40具有与应剩留在挤压面201、202之间的缝隙的高度相对应的高度。间隔件40要么由在热和压力的作用下、例如在800℃的温度和高达50N/cm2的压力下也不与光纤121连接的材料制成,要么间隔件40由玻璃制成并且在热和压力的作用下与光纤121形成粘接牢固的连接。
为了变热的光纤121的所定义的变形规定:挤压工具的两个部分211、212彼此接近,直到间隔件40与两个挤压面201、202接触。剩留在挤压面201、202之间的缝隙由此通过由间隔件40给定的度量体现部来定义。
如前述示例中那样,挤压工具200的第一部分211和第二部分212可以是严格字面意义上的工具、例如由SiC制成的工具,该工具在热和压力的作用下、例如在800℃的温度和高达50N/cm2的压力下也不与光纤121连接。另一方面可能的是,挤压工具200的第一部分211是光纤载体20和/或挤压工具200的第二部分212是第二光纤载体21,其中光纤载体20和/或第二光纤载体21优选地由玻璃制成并且在热和压力的作用下与光纤121、以及可选地还与间隔件40形成粘接牢固的连接。优选地避免间隔件40的变形。
图19和20示出了光源10的另一实施例,该光源10包括二极管激光器13和光导装置12。如在前面的示例中那样,二极管激光器13和光导装置12相互作用,使得二极管激光器13包括多个并排布置的发射体131,这些发射体与多个光纤121相对地布置,其中二极管激光器13的发射体131的发射135输入耦合到所述光纤121中。
由于发射体131和光纤121的布置、以及由于二极管激光器13的发射体131的发射135的空间特性导致:在光纤121中输入耦合发射体131的发射135的一部分,而在其他光纤121中没有或少量光被输入耦合。规定:没有或有少量光被输入耦合到的光纤121借助于被构造成栅格刀具65的切割装置优选地在光纤载体20附近被分割。利用栅格刀具65对光纤121的分割尤其是可以直接在光纤载体20的在光纤121处从光纤载体20突出的棱边处进行。栅格刀具65具有拥有宽度A的切割元件65,其中宽度A等于或近似等于二极管激光器13的发射体131之间的间隙的宽度。切割元件65a的间距P彼此相等,或者近似等于发射体131彼此间所具有的间距P。在此,应将近似相等理解成最大如下的偏差:该偏差对应于发射体131在发射体131的出射面与光纤121在慢轴中的端面1216之间的发射135的空间扩展。
利用栅格刀具65对光纤121的分割优选地通过如下方式进行:栅格刀具65的第一切割被定位在二极管激光器13之前,使得切割元件65a到达二极管激光器13的发射体131之间。后者可以通过如下方式来实现:二极管激光器13的发射体131发射光并且使通过栅格刀具65发出的光量在栅格刀具65的侧向偏移方面最大化。接着进行栅格刀具65的提升、光导装置12在二极管激光器13之前的定位,并且接着通过下降栅格刀具65来进行未照射或少量照射的光纤121的分割。
图15、15a和15b示出了包括如前面的示例中那样共同作用的二极管激光器13和光导装置12的光源10的另一实施例。由于发射体131和光纤121的布置、以及由于二极管激光器13的发射体131的发射135的空间特性导致:在光纤121中输入耦合二极管激光器13的发射体131的不一样多的发射135,并且因此输入耦合不一样多的光辐射。在布置在与发射体131的间隙相对的区域中的光纤121中实际上不输入耦合辐射。在与发射体121更中心地相对的光纤121中输入耦合大致一样多的辐射、辐射功率P1的辐射。在与发射体121的边缘区域相对的光纤121中输入耦合其辐射功率处于0至P1之间的辐射。
图16中示出了输入耦合到光纤121中的辐射功率P的结果得到的频度分布。可以看出,除了大致输入耦合有辐射功率P1的第一组84光纤121和没有或几乎没有辐射功率被输入耦合的第二组81光纤121以外,还存在输入耦合有如下辐射的第三组83光纤121,该辐射的辐射功率处于0至极限值G之间。另外,存在输入耦合如下辐射的第四组82光纤121:该辐射的辐射功率处于极限值G至P1之间。
规定:第一组和第四组82、84光纤121形成光纤121的第一部分501(图15a),并且在其第二末端1212的区域中组成束85,尤其是在压力和热的作用下彼此连接和/或变密。
在图15b中示意性地示出了另一实施方式,其中光纤121的第二部分502的光纤121——其中分别输入耦合比在光纤121的第一部分501的光纤121中少的光——围绕着束85布置。
这样的光源10例如可以通过如下方式制造:光导装置12如前述那样布置在二极管激光器13之前。通过给二极管激光器13施加工作电流,二极管激光器13在发射体131的区域中被激发以发射光。该光主要输入耦合到光导装置12的光纤121中,其中具有辐射功率P的辐射输入耦合到每个单独的光纤121中。规定:为每个单独的光纤121检测该辐射功率。
如图17a所示,辐射功率的检测例如通过如下方式进行:光纤的第二末端1212映像到CCD摄像机400上。另一方面可能的是,如图17b所示,使光纤121经历衍射1210,使得更多的散射辐射从其出射,并且该散射辐射映像到CCD摄像机400上。
规定:如图18示意性地示出的那样,由CCD摄像机400拍摄的图像被输送给控制单元402。由控制单元402决定,引导到单独光纤121中的辐射的辐射功率P是高于还是低于极限值G。另外规定:控制单元402将分割装置401、例如CO2激光器系统控制为,使得分割如下的光纤121:针对所述光纤121决定有引导到这些光纤121中的辐射的辐射功率低于极限值G。
规定:剩留的光纤121、即被决定有引导到其中的辐射的辐射功率高于极限值G的光纤121在光纤121的第二末端1212的区域中组成束85。可选地,可以将在第二末端1211的区域中组合的光纤121在其第二末端1212的区域中通过压力和热的作用变密和/或彼此粘接牢固地连接。
规定;从组成束85的光纤121中出射的辐射被用于光学地激励固体激光器260(图2),该固体激光器的发射用于生成用于对内燃机109的燃烧进行点火的点火功能(图1)。在这种背景下清楚的是,有利的是如此选择极限值G,即使得内燃机109中的燃烧的特征——尤其是功率、发射值、火花塞数目等等——被优化。另一方面,极限值G也可以被选择为使得固体激光器260的发射的至少一个特征——尤其是固体激光器260的输出功率、固体激光器260的辐射质量或每面积每空间角度的辐射密度——被优化。
Claims (32)
1.一种用于光学地激励激光装置(11)的光源,该光源包括具有多个发射体(131)的二极管激光器(13)以及光导装置(12),其中光导装置(12)包括多个光纤(121)并且每个光纤(121)都具有第一末端(1211)和侧面(1217),其中第一末端(1211)相对于发射体(131)被布置为使得由发射体(131)所生成的光被输入耦合到光纤(121)的第一末端(1211)中,其中光纤(121)至少在其第一末端(1211)的区域中沿着其侧面(1217)边对边地布置,其特征在于,光纤(121)在其第一末端(1211)的区域中与第一光纤载体(20)连接,并且
光纤(121)由一种或多种第一玻璃制成,并且第一光纤载体(20)或者第一光纤载体(20)和第二光纤载体(21)由一种或多种第二玻璃制成,并且一种或多种第二玻璃的软化温度比一种或多种第一玻璃的软化温度具有更高的值。
2.根据权利要求1所述的光源,其特征在于,所述激光装置(11)是内燃机(109)的激光点火系统的激光装置(11)。
3.根据权利要求1所述的光源,其特征在于,第一光纤载体(20)在光纤的第一末端(12111)的区域中与光纤(121)的侧面(1217)连接。
4.根据权利要求1至3之一所述的光源,其特征在于,光纤(121)与第一光纤载体(20)材料配合地连接。
5.根据权利要求1至3之一所述的光源,其特征在于,第一光纤载体(20)在光纤(121)的长度方向上与光纤(121)平齐地端接。
6.根据权利要求1至3之一所述的光源,其特征在于,光导装置(12)具有第二光纤载体(21),其中光纤(121)在其第一末端(1211)的区域中被布置在光纤载体(20,21)之间。
7.根据权利要求6所述的光源,其特征在于,光纤(121)与第一光纤载体(20)和第二光纤载体(21)材料配合地连接和/或第一光纤载体(20)和第二光纤载体(21)在光纤(121)的长度方向上彼此平齐地端接并且与光纤(121)平齐地端接。
8.根据权利要求1所述的光源,其特征在于,一种或多种第二玻璃的软化温度具有比一种或多种第一玻璃的软化温度高20至250K的值。
9.根据权利要求1所述的光源,其特征在于,一种或多种第二玻璃的软化温度具有比一种或多种第一玻璃的软化温度高20至150K的值。
10.根据权利要求1至3之一所述的光源,其特征在于,光纤(121)由一种或多种第一玻璃制成,并且第一光纤载体(20)或者第一光纤载体(20)和第二光纤载体(21)由一种或多种第二玻璃制成,并且一种或多种第二玻璃在室温下的硬度比一种或多种第一玻璃在室温下的硬度具有更低的值。
11.根据权利要求1至3之一所述的光源,其特征在于,光纤(121)由一种或多种第一玻璃制成,并且第一光纤载体(20)或者第一光纤载体(20)和第二光纤载体(21)由一种或多种第二玻璃制成,并且一种或多种第一玻璃的热膨胀系数与一种或多种第二玻璃的热膨胀系数在所述玻璃的软化温度与室温之间的温度范围中相差最高5%。
12.根据权利要求1至3之一所述的光源,其特征在于,光纤(121)至少在其第一末端(1211)的区域中在其彼此接触的区域中和/或在其接触第一光纤载体(20)或者第一光纤载体(20)和第二光纤载体(21)的区域中比在其既不彼此接触也不接触第一光纤载体(20)或者第一光纤载体(20)和第二光纤载体(21)的区域中具有更大的曲率半径。
13.根据权利要求12所述的光源,其特征在于,光纤(121)至少在其第一末端(1211)的区域中具有近似矩形的截面。
14.根据权利要求12所述的光源,其特征在于,光纤(121)至少在其第一末端(1211)的区域中具有近似矩形的截面,该矩形截面具有大致Pi比4的边长比。
15.根据权利要求1至3之一所述的光源,其特征在于,光纤(121)在其第一末端(1211)的区域内具有第一部分区域(121a),该第一部分区域(121a)朝向光纤(121)的端面(1216),并且光纤(121)在其第一末端(1211)的区域内具有第二部分区域(121b),该第二部分区域(121b)与端面(1216)间隔开,其中光纤(121)在第一部分区域(121a)中的截面与光纤(121)在第二部分区域(121b)中的截面相比与圆形面偏差更多。
16.根据权利要求15所述的光源,其特征在于,光纤(121)的端面(1216)具有至少近似梯形或近似矩形的截面,并且光纤(121)在光纤(121)的第一末端(1211)的区域内的截面沿着光纤(121)的长轴(1219)过渡到近似圆形的截面。
17.根据权利要求15所述的光源,其特征在于,光纤(121)的端面(1216)具有至少梯形或矩形的截面,并且光纤(121)在光纤(121)的第一末端(1211)的区域内的截面沿着光纤(121)的长轴(1219)过渡到圆形的截面。
18.根据权利要求1至3之一所述的光源,其特征在于,光纤(121)的截面在从光纤布置在第一光纤载体(20)或者第一光纤载体(20)和第二光纤载体(21)上的区域过渡到光纤(212)未布置在第一光纤载体(20)或者第一光纤载体(20)和第二光纤载体(21)上的区域的情况下不是跳跃式地改变,而是基本上不变。
19.根据权利要求1至3之一所述的光源,其特征在于,光纤(121)的截面在从光纤布置在第一光纤载体(20)或者第一光纤载体(20)和第二光纤载体(21)上的区域过渡到光纤(212)未布置在第一光纤载体(20)或者第一光纤载体(20)和第二光纤载体(21)上的区域的情况下不是跳跃式地改变,而是保持为圆形。
20.一种用于制造用于光学地激励激光装置(11)的光源(10)的方法,其特征在于具有下列步骤:
-在第一光纤载体(20)上布置多个光纤(121),
-使所布置的光纤(121)在其第一末端(1211)的区域中变热,
-形成变热的光纤(121)与第一光纤载体(20)之间的连接,
其中,所述光纤(121)由一种或多种第一玻璃制成,并且第一光纤载体(20)或者第一光纤载体(20)和第二光纤载体(21)由一种或多种第二玻璃制成,并且一种或多种第二玻璃的软化温度比一种或多种第一玻璃的软化温度具有更高的值。
21.根据权利要求20所述的方法,其特征在于,
所述激光装置(11)是内燃机(109)的激光点火系统的激光装置(11),和/或
所述光源(10)是根据权利要求1-19之一所述的光源。
22.根据权利要求20所述的方法,其特征在于,光纤(121)至少在其第一末端(1211)的区域中沿着其侧面(1217)彼此边对边地布置在第一光纤载体(20)上。
23.根据权利要求20至22之一所述的方法,其特征在于,在光纤(121)变热时导致光纤(121)的软化。
24.根据权利要求20至22之一所述的方法,其特征在于,在变热期间或之后,将力施加到光纤(121)上并且该力被定向为与光纤(121)在第一光纤载体(20)上的接触面垂直。
25.根据权利要求20至22之一所述的方法,其特征在于,在变热期间或之后,将力施加到光纤(121)上,并且该力与光纤(121)在第一光纤载体(20)上的接触面的法线成0.1˚至2.5˚的角度,使得导致不均匀的挤压。
26.根据权利要求20至22之一所述的方法,其特征在于,在形成变热的光纤(121)之间的连接时导致光纤(121)的变形,其中导致在光纤(121)与第一光纤载体(20)之间形成材料配合连接。
27.根据权利要求20至22之一所述的方法,其特征在于,避免光纤(121)之间的材料配合连接。
28.根据权利要求24所述的方法,其特征在于,在将力作用于光纤(121)的期间,光纤(121)布置在第一光纤载体(20)与相对面(22)之间,其中作用于光纤(121)的力借助于相对面(22)作用于光纤(121)。
29.根据权利要求28所述的方法,其特征在于,相对面(22)由耐热材料制成,该材料在800˚C的温度下也不与光纤(121)形成连接。
30.根据权利要求29所述的方法,其特征在于,所述耐热材料是SiC。
31.根据权利要求28所述的方法,其特征在于,相对面(22)是第二光纤载体(21)的部分,其中第二光纤载体(21)同样与光纤(21)连接。
32.根据权利要求27所述的方法,其特征在于,光纤(121)在光纤(121)布置在第一光纤载体(20)上的宽度上几乎完全充满光纤载体(20)与相对面(22)之间的空间。
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---|---|---|---|---|
DE102009001478A1 (de) * | 2009-03-11 | 2010-09-16 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zur Herstellung einer Lichtquelle |
DE102011005661A1 (de) | 2011-03-16 | 2012-09-20 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zur Montage einer Lasereinrichtung |
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CN107735705A (zh) * | 2015-06-18 | 2018-02-23 | 康宁股份有限公司 | 用于使激光二极管与光纤光学耦合的光学耦合系统 |
US10107478B1 (en) | 2015-12-17 | 2018-10-23 | The Retrofit Source, Inc. | Light assembly |
WO2017197094A2 (en) * | 2016-05-13 | 2017-11-16 | Corning Incorporated | Optical tube waveguide lasing medium and related method |
US10574021B2 (en) | 2016-05-13 | 2020-02-25 | Corning Incorporated | Optical tube waveguide lasing medium and related method |
US10746930B2 (en) * | 2017-05-11 | 2020-08-18 | Micato Inc. | Multiple optical fiber tap device and methods of use thereof |
WO2021016119A1 (en) * | 2019-07-19 | 2021-01-28 | Schott Corporation | Emitter array and light combiner assembly |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5546487A (en) * | 1992-12-18 | 1996-08-13 | Polaroid Corporation | Cylindrical fiber coupling lens with biaspheric surfaces |
CN1598625A (zh) * | 2004-07-18 | 2005-03-23 | 深圳市东方宇之光电子科技有限公司 | 实现光纤密排线阵列中光点密接的方法及装置 |
DE102004006932B3 (de) * | 2004-01-30 | 2005-10-20 | Dilas Diodenlaser Gmbh | Hochleistungs-Diodenlaser mit einer Einrichtung zur Strahlformung |
CN200976052Y (zh) * | 2006-09-08 | 2007-11-14 | 中国科学院光电研究院 | 一种激光器阵列光纤耦合的照明系统 |
Family Cites Families (23)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4603421A (en) * | 1982-11-24 | 1986-07-29 | Xerox Corporation | Incoherent composite multi-emitter laser for an optical arrangement |
JPS6398607A (ja) * | 1986-10-16 | 1988-04-30 | Asahi Glass Co Ltd | 光導波路及びその製造方法 |
US4812002A (en) * | 1986-10-24 | 1989-03-14 | Hitachi, Ltd. | Optical coupling device and method of making the same |
US5022043A (en) * | 1989-12-20 | 1991-06-04 | Spectra-Physics | High power diode-pumped solid state laser with unstable resonator |
JPH06317716A (ja) * | 1993-03-09 | 1994-11-15 | Adachi Shin Sangyo Kk | シート状プラスチック光ファイバー |
JPH07294755A (ja) * | 1994-04-22 | 1995-11-10 | Fujikura Ltd | テープ型マルチコアファイバの製造方法 |
JP3853866B2 (ja) * | 1995-02-21 | 2006-12-06 | 日本碍子株式会社 | 光ファイバー固定用基板 |
US5629997A (en) * | 1995-11-03 | 1997-05-13 | Santa Barbara Research Center | Method and apparatus for coupling laser diode beams to optical fibers and achieving high power densities |
US6112002A (en) * | 1996-11-29 | 2000-08-29 | Fujitsu Limited | Optical coupler optically coupling a light beam of a semiconductor laser source with a single mode optical waveguide or fiber |
JPH1144821A (ja) * | 1997-07-25 | 1999-02-16 | Yazaki Corp | 光ファイバアレイの製造方法 |
US6330388B1 (en) * | 1999-01-27 | 2001-12-11 | Northstar Photonics, Inc. | Method and apparatus for waveguide optics and devices |
JP4170522B2 (ja) * | 1999-06-29 | 2008-10-22 | 浜松ホトニクス株式会社 | レーザ光発生装置の製造方法、及び光アンプの製造方法 |
US20020110328A1 (en) * | 2001-02-14 | 2002-08-15 | Bischel William K. | Multi-channel laser pump source for optical amplifiers |
US6553174B2 (en) * | 2001-04-27 | 2003-04-22 | Corning Incorporated | Optical fiber array assembly with preform for supporting fibers |
JP2003294989A (ja) * | 2002-03-28 | 2003-10-15 | Ngk Insulators Ltd | 光学部品及びその製造方法 |
JP2006301415A (ja) | 2005-04-22 | 2006-11-02 | Univ Of Tokyo | 光波回路モジュール及びその製造方法 |
DE102005057617A1 (de) * | 2005-12-02 | 2007-06-06 | Braun Gmbh | Bestrahlungseinrichtung mit Faserbündel-Einkopplung |
DE102006028274A1 (de) * | 2006-06-20 | 2007-12-27 | Robert Bosch Gmbh | Optischer Verteiler und Betriebsverfahren hierfür |
DE102006039398A1 (de) * | 2006-08-22 | 2008-03-06 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zum Betreiben einer Pumplichtquelle mit einem Diodenlaser |
DE102007043115A1 (de) * | 2007-09-10 | 2009-03-12 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zum Betreiben einer Zündeinrichtung |
DE102007044011A1 (de) * | 2007-09-14 | 2009-03-19 | Robert Bosch Gmbh | Diodenlaser mit einer Einrichtung zur Strahlformung |
DE102007061655B4 (de) * | 2007-12-18 | 2012-06-28 | Schott Ag | Faseroptische Vorrichtung zur Aufnahme emittierter Strahlung eines Diodenlasers und Verfahren zur Herstellung einer solchen faseroptischen Vorrichtung |
DE102009001478A1 (de) * | 2009-03-11 | 2010-09-16 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zur Herstellung einer Lichtquelle |
-
2009
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Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5546487A (en) * | 1992-12-18 | 1996-08-13 | Polaroid Corporation | Cylindrical fiber coupling lens with biaspheric surfaces |
DE102004006932B3 (de) * | 2004-01-30 | 2005-10-20 | Dilas Diodenlaser Gmbh | Hochleistungs-Diodenlaser mit einer Einrichtung zur Strahlformung |
CN1598625A (zh) * | 2004-07-18 | 2005-03-23 | 深圳市东方宇之光电子科技有限公司 | 实现光纤密排线阵列中光点密接的方法及装置 |
CN200976052Y (zh) * | 2006-09-08 | 2007-11-14 | 中国科学院光电研究院 | 一种激光器阵列光纤耦合的照明系统 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
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