DE102007040119A1

DE102007040119A1 - Ignition device for an internal combustion engine

Info

Publication number: DE102007040119A1
Application number: DE102007040119A
Authority: DE
Inventors: Werner Herden
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2007-08-24
Filing date: 2007-08-24
Publication date: 2009-02-26
Also published as: WO2009027141A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Laserlichtquelle (340, 340a, 340b, 340c, 340d, 340e) umfassend mehrere Emitter (342) und/oder Emittergruppen (343), die Laserlicht zum optischen Pumpen einer Lasereinrichtung bereitstellt, und mit einer Lichtleitereinrichtung, wobei die Lichtleitereinrichtung das Laserlicht von der Laserlichtquelle zu einer Lasereinrichtung überträgt. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass Fasern (64) der Lichtleitereinrichtung (28) den Emittern oder Emittergruppen (343) direkt zugeordnet sind, so dass die Verluste an Pumplicht beim Übergang von den Emittergruppen (343) in die Fasern (64) der Lichtleitereinrichtung (28) minimiert werden.The invention relates to a laser light source (340, 340a, 340b, 340c, 340d, 340e) comprising a plurality of emitters (342) and / or emitter groups (343) which provide laser light for optically pumping a laser device, and to a light guide device, wherein the light guide means Transfers laser light from the laser light source to a laser device. According to the invention, fibers (64) of the optical waveguide device (28) are assigned directly to the emitters or emitter groups (343), so that the losses of pump light during the transition from the emitter groups (343) into the fibers (64) of the optical waveguide device (28). be minimized.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft eine Laserlichtquelle umfassend einen Halbleiterlaserchip, der mehrere Laserlicht abstrahlende Emitter aufweist, und eine Lichtleitereinrichtung.The The invention relates to a laser light source comprising a semiconductor laser chip, the multiple laser light emitting emitter, and a light guide device.

Aus der DE 10 2004 016 835 A1 ist bereits eine Laserlichtquelle bekannt, die auch als Laserdiodenbarren bezeichnet wird. Um einen von dem Laserdiodenbarren abgestrahlten Laserstrahl aufzubereiten, ist dem Laserdiodenbarren eine optische Vorrichtung zugeordnet, die unter anderem ein Einkoppelprisma und ein Auskoppelprisma und insgesamt eine sehr aufwendige Struktur aufweist.From the DE 10 2004 016 835 A1 already a laser light source is known, which is also referred to as a laser diode bar. In order to prepare a laser beam emitted by the laser diode bar, an optical device is associated with the laser diode bar, which has inter alia a coupling prism and a decoupling prism and, overall, a very complicated structure.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Laserlichtquelle der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass sie vielseitig einsetzbar ist und die Verluste bei der Übertragung des Pumplichts von einem Halbleiterlaserchip in eine Lichtleitereinrichtung zu verringern.It Object of the present invention, a laser light source of to improve the aforementioned type so that they are versatile is used and the losses in the transmission of the pump light from a semiconductor laser chip into an optical fiber device reduce.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Laserlichtquelle, umfassend mehrere Emitter und/oder Emittergruppen, die Laserlicht zum optischen Pumpen einer Lasereinrichtung bereitstellen, und mit einer Lichtleitereinrichtung, wobei die Lichtleitereinrichtung das Laserlicht von der Laserlichtquelle zu der Lasereinrichtung überträgt, dadurch gelöst, dass die Lichtleitereinrichtung mehrere Fasern aufweist, und dass jedem Emitter oder jeder Emittergruppe ein Eingangsabschnitt einer Faser der Lichtleitereinrichtung zugeordnet ist. Durch diese direkte Zuordnung von Emittern beziehungsweise Emittergruppen zu einer Faser der Lichtleitereinrichtung werden Streuverluste, die beim Übergang des Pumplichts von den Emittern in die Lichtleitereinrichtung auftreten, minimiert. Außerdem ist gewährleistet, dass jede Faser der Lichtleitereinrichtung mit einer annähernd gleichen Pumplichtleistung beaufschlagt wird. Dadurch wird die Ausnutzung der Lichtleitereinrichtung verbessert.These The object is achieved according to the invention with a laser light source, comprising a plurality of emitters and / or emitter groups, the laser light for optically pumping a laser device, and with a light guide device, wherein the optical fiber device, the Transmits laser light from the laser light source to the laser device, achieved in that the optical fiber device more Having fibers, and that each emitter or each emitter group an input portion of a fiber associated with the optical fiber device is. Through this direct allocation of emitters or Emitter groups to a fiber of the optical fiber device Scattering losses, the transition of the pump light from the Emitters occur in the optical fiber device, minimized. Furthermore ensures that each fiber of the light guide device subjected to an approximately equal pumping light power becomes. As a result, the utilization of the optical fiber device is improved.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Fasern der Lichtleitereinrichtung direkt vor einem Emitter oder einer Emittergruppe der Laserlichtquelle angeordnet sind. Auch dies trägt zur Verringerung der Streuverluste und damit zur Verbesserung des Gesamtwirkungsgrads und der Lichtleitereinrichtung bei.Especially It is advantageous if the fibers of the optical fiber device directly in front of an emitter or an emitter group of the laser light source are arranged. This also contributes to the reduction of wastage and thus to improve the overall efficiency and the light guide device.

Die erfindungsgemäße Zuordnung der Fasern der Lichtleitereinrichtung zu den Emittern und/oder Emittergruppen wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass die Fasern an ihren Eingangsabschnitten in Nuten, insbesondere V-Nuten, einer Trägerstruktur fixiert sind, und dass ein Abstand der Nuten voneinander einem Abstand der Emitter oder Emittergruppen voneinander entspricht.The inventive assignment of the fibers of the light guide device to the emitters and / or emitter groups according to the invention thereby ensures that the fibers at their entrance sections in grooves, in particular V-grooves, are fixed to a support structure, and that a distance of the grooves from each other a distance of the emitter or emitter groups of each other.

Durch diese Trägerstruktur wird sichergestellt, dass die Eingangsabschnitte der Fasern direkt und genau vor den zugeordneten Emitter beziehungsweise Emittergruppen positioniert werden können. Da diese Trägerstrukturen mit großer Präzision gefertigt werden können und auch die Positionierung der Emitter und Emittergruppen in einem Halbleiterlaserchip mit sehr großer Präzision erfolgt, kann dadurch der Streuverlust beim Übergang des Pumplichts von den Emitter in die Lichtleitereinrichtung weiter reduziert werden.By This support structure ensures that the input sections the fibers directly and exactly in front of the assigned emitter respectively Emitter groups can be positioned. Because these carrier structures can be manufactured with great precision and also the positioning of the emitter and emitter groups in one Semiconductor laser chip with very high precision takes place, thereby the scattering loss at the transition of the pump light be further reduced by the emitter in the optical fiber device.

Wenn mehrere Emitter zu einer Emittergruppe zusammengefasst sind, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, mehrere Trägerstrukturen übereinander anzuordnen, wobei eine Dicke der Trägerstrukturen einem Abstand der Emitter einer Emittergruppe entspricht.If several emitters are combined to form an emitter group it proved to be advantageous to arrange a plurality of support structures one above the other, wherein a thickness of the carrier structures a distance of Emitter of an emitter group corresponds.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass an dem Eingangsabschnitt ein Querschnitt der Fasern im Wesentlichen einem Austrittsquerschnitt der Emitter oder einer Emittergruppe entspricht.In further advantageous embodiment of the invention is provided that at the entrance portion a cross section of the fibers substantially one Exit cross section of the emitter or an emitter group corresponds.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen der Erfindung sind mehrere Emitter zu einer Emittergruppe, vorzugsweise in Form sogenannten Nanostacks, zusammengefasst. Ein Nanostack umfasst mehrere vertikal übereinander angeordnete Emitter mit typischerweise einer Breite von 100 μm und einer Höhe von 1 μm, deren vertikaler Abstand häufig im Bereich einiger Mikrometer (μm) liegt. Durch eine geeignete Anordnung der Emitter einer Emittergruppe, kann der Austrittsquerschnitt des von der Emittergruppe emittierten Pumplichts in weiten Grenzen frei gestaltet werden. Insbesondere durch die Abstimmung des Austrittsquerschnitts des Pumplichts der Emittergruppen auf den Querschnitt der zugeordneten Fasern der Lichtleitereinrichtung können die Streuverluste weiter verringert werden.In Further advantageous embodiments of the invention are several Emitter to an emitter group, preferably in the form of so-called Nanostacks, summarized. A nanostack consists of several vertical layers arranged emitter with typically a width of 100 microns and a height of 1 micron, whose vertical distance often in the range of a few micrometers (μm). By a suitable arrangement of the emitter of an emitter group, may be the exit cross section of the emitted from the emitter group Pump light can be freely designed within wide limits. Especially by the vote of the outlet cross section of the pumping light of Emitter groups on the cross section of the associated fibers of the optical fiber device the scattering losses can be further reduced.

Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn eine Emittergruppe einen annähernd quadratischen Austrittsquerschnitt aufweist und die zugeordnete Faser einen kreisförmigen oder einen quadratischen Querschnitt aufweist. Wenn die zugeordnete Faser einen kreisförmigen Querschnitt aufweist, entspricht der Außendurchmesser der Fasern in etwa dem Umkreis um die Austrittsfläche der Emittergruppe.It has proven to be particularly advantageous when an emitter group has an approximately square outlet cross-section and the associated fiber is circular or one having a square cross-section. If the associated fiber has a has circular cross section, corresponds to the outer diameter the fibers in about the circumference around the exit surface of the Emitter group.

Falls die Emitter eine linienförmige Austrittsfläche für das Pumplicht aufweisen, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die diesen Emitter zugeordneten Fasern an ihrem Eingangsabschnitt einen im Wesentlichen elliptischen Querschnitt aufweisen.If the emitter have a linear exit surface for the pump light, it has proved to be advantageous if the emitter supplied arranged fibers have a substantially elliptical cross-section at its input portion.

Die erfindungsgemäße Laserlichtquelle kann besonders bevorzugt in einer Zündeinrichtung für eine Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, eingesetzt werden.The Laser light source according to the invention can be particularly preferably in an ignition device for an internal combustion engine, in particular of a motor vehicle.

Anstelle der Verwendung von herkömmlichen Laser-Emittern, die beispielsweise eine Höhe von nur etwa einem Mikrometer aufweisen und eine dementsprechend hohe fast-axis-Divergenz besitzen, ist es auch denkbar, sogenannte photonic-bandgap-crystal-basierte Emitter zu verwenden, die gegenwärtig mit Emitterhöhen von bis zu 20 Mikrometer herstellbar sind und eine dementsprechend geringere fast-axis-Divergenz aufweisen.Instead of the use of conventional laser emitters, for example have a height of only about one micron and one accordingly high fast-axis divergence, it is also conceivable, so-called To use photonic bandgap crystal-based emitters that are currently available can be produced with emitter heights of up to 20 microns and have a correspondingly lower fast-axis divergence.

Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren der Zeichnung dargestellt sind. Dabei bilden alle beschriebenen oder dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Patentansprüchen oder deren Rückbeziehung sowie unabhängig von ihrer Formulierung bzw. Darstellung in der Beschreibung bzw. in der Zeichnung.Further Features, applications and advantages of the invention result from the following description of exemplary embodiments of the invention, which are illustrated in the figures of the drawing. All described or illustrated features form for itself or in any combination the subject of the invention, independently from its summary in the claims or their relationship and regardless of theirs Formulation or representation in the description or in the drawing.

Kurze Beschreibung der ZeichnungShort description of the drawing

In der Zeichnung zeigt:In the drawing shows:

1a eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine mit einer laserbasierten Zündeinrichtung; 1a a schematic representation of an internal combustion engine with a laser-based ignition device;

1b eine schematische Darstellung der Zündeinrichtung aus 1; 1b a schematic representation of the ignition of 1 ;

2 eine schematische Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Laserlichtquelle der Zündeinrichtung aus 2; 2 a schematic plan view of a laser light source of the invention of the ignition device 2 ;

3 eine schematische Seitenansicht einer Laserlichtquelle; 3 a schematic side view of a laser light source;

4 eine schematische Seitenansicht einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Laserlichtquelle; 4 a schematic side view of a first embodiment of the laser light source according to the invention;

5a und b eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Laserlichtquelle. 5a and b, a second embodiment of the laser light source according to the invention.

Ausführungsformen der Erfindungembodiments the invention

Eine Brennkraftmaschine trägt in 1a insgesamt das Bezugszeichen 10. Sie kann zum Antrieb eines nicht dargestellten Kraftfahrzeugs dienen. Die Brennkraftmaschine 10 umfasst mehrere Zylinder, von denen in 1 nur einer mit dem Bezugszeichen 12 bezeichnet ist. Ein Brennraum 14 des Zylinders 12 wird von einem Kolben 16 begrenzt. Kraftstoff gelangt in den Brennraum 14 direkt durch einen Injektor 18, der an einen auch als Rail bezeichneten Kraftstoff-Druckspeicher 20 angeschlossen ist.An internal combustion engine carries in 1a Overall, the reference number 10 , It can serve to drive a motor vehicle, not shown. The internal combustion engine 10 includes several cylinders, one of which is in 1 only one with the reference numeral 12 is designated. A combustion chamber 14 of the cylinder 12 is from a piston 16 limited. Fuel enters the combustion chamber 14 directly through an injector 18 , the to a designated as rail fuel pressure accumulator 20 connected.

In den Brennraum 14 eingespritzter Kraftstoff 22 wird mittels eines Laserimpulses 24 entzündet, der von einer eine Lasereinrichtung 26 umfassenden Zündeinrichtung 27 in den Brennraum 14 abgestrahlt wird. Hierzu wird die Lasereinrichtung 26 über eine Lichtleitereinrichtung 28 mit einem Pumplicht gespeist, welches von einer Pumplichtquelle 30 bereitgestellt wird. Die Pumplichtquelle 30 wird von einem Steuergerät 32 gesteuert, das auch den Injektor 18 ansteuert.In the combustion chamber 14 injected fuel 22 is by means of a laser pulse 24 ignited by a laser device 26 comprehensive ignition device 27 in the combustion chamber 14 is emitted. For this purpose, the laser device 26 via a light guide device 28 powered by a pump light, which is from a pump light source 30 provided. The pump light source 30 is from a control unit 32 controlled, that too the injector 18 controls.

Wie aus 1b hervorgeht, speist die Pumplichtquelle 30 mehrere Lichtleitereinrichtungen 28 für verschiedene Lasereinrichtungen 26, die jeweils einem Zylinder 12 der Brennkraftmaschine 10 zugeordnet sind. Hierzu weist die Pumplichtquelle 30 mehrere einzelne Laserlichtquellen 340 auf, die mit einer Pulsstromversorgung 36 verbunden sind. Durch das Vorhandensein der mehreren einzelnen Laserlichtquellen 340 ist gleichsam eine „ruhende" Verteilung von Pumplicht an die verschiedenen Lasereinrichtungen 26 realisiert, so dass keine optischen Verteiler oder dergleichen zwischen der Pumplichtquelle 30 und den Lasereinrichtungen 26 erforderlich sind.How out 1b shows, the pump light source feeds 30 several optical fiber devices 28 for different laser devices 26 , each one cylinder 12 the internal combustion engine 10 assigned. For this purpose, the pump light source 30 several individual laser light sources 340 on that with a pulse power supply 36 are connected. Due to the presence of several individual laser light sources 340 is a quiescent distribution of pump light to the various laser devices 26 realized, so that no optical distributor or the like between the pumping light source 30 and the laser devices 26 required are.

Die Lasereinrichtung 26 weist beispielsweise einen laseraktiven Festkörper 44 mit einer passiven Güteschaltung 46 auf, die zusammen mit einem Einkoppelspiegel 42 und einem Auskoppelspiegel 48 einen optischen Resonator bildet. Unter Beaufschlagung mit von der Pumplichtquelle 30 erzeugtem Pumplicht erzeugt die Lasereinrichtung 26 in an sich bekannter Weise einen Laserimpuls 24, der durch eine Fokussieroptik 52 auf einen in dem Brennraum 14 (1a) befindlichen Zündpunkt ZP fokussiert ist. Die in dem Gehäuse 38 der Lasereinrichtung 26 vorhandenen Komponenten sind durch ein Brennraumfenster 58 von dem Brennraum 14 getrennt.The laser device 26 has, for example, a laser-active solid 44 with a passive quality circuit 46 on that together with a coupling mirror 42 and a Auskoppelspiegel 48 forms an optical resonator. Under pressure from the pump light source 30 generated pump light generates the laser device 26 in a conventional manner, a laser pulse 24 by a focusing optics 52 on one in the combustion chamber 14 ( 1a ) located ignition point ZP is focused. The in the case 38 the laser device 26 Existing components are through a combustion chamber window 58 from the combustion chamber 14 separated.

2 zeigt eine schematische Draufsicht auf eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Laserlichtquelle 340. Wie aus 2 ersichtlich ist, weist die Laserlichtquelle 340 mehrere Laserlicht abstrahlende Emitter 342 auf, deren Laserlicht als Pumplicht 60 zum optischen Pumpen der Lasereinrichtung 26 (1b) bzw. des darin angeordneten laseraktiven Festkörpers 44 verwendet und dementsprechend in die Lichtleitereinrichtung 28 eingekoppelt wird. 2 shows a schematic plan view of a first embodiment of the laser light source according to the invention 340 , How out 2 can be seen, the laser light source 340 several emitter emitting laser light 342 on, whose laser light as a pump light 60 for optically pumping the laser device 26 ( 1b ) or arranged therein laser-active solid 44 used and accordingly in the optical fiber device 28 is coupled.

Eine schematische Seitenansicht der erfindungsgemäßen Laserlichtquelle 340 ist in 3 angegeben. Neben einem die Emitter 342 aufweisenden Halbleiterlaserchip 341 weist die erfindungsgemäße Laserlichtquelle 340a vorteilhaft zwei Kühlelemente 345a, 345b auf, die, wie in 3 abgebildet, gut wärmeleitend mit einander gegenüberliegenden Oberflächen 341', 341'' des Halbleiterlaserchips 341 verbunden sind. Die Verbindung des Halbleiterlaserchips 341 mit den Kühlelementen 345a, 345b kann beispielsweise im Wege einer Lötverbindung 346 erfolgen oder auch durch Anpressen oder dergleichen.A schematic side view of the inventions The laser light source according to the invention 340 is in 3 specified. Next to the emitter 342 having semiconductor laser chip 341 has the laser light source according to the invention 340a advantageously two cooling elements 345a . 345b on that, as in 3 imaged, good thermal conductivity with opposing surfaces 341 ' . 341 '' of the semiconductor laser chip 341 are connected. The connection of the semiconductor laser chip 341 with the cooling elements 345a . 345b can, for example, by means of a solder joint 346 done or by pressing or the like.

Bei der in 3 dargestellten Laserlichtquelle 340 sind die linienförmigen Emitter 342 in einer sogenannten laser-stack-Konfiguration angeordnet und bilden mehrere Emittergruppen 343. Aufgrund der geringen Höhe eines einzelnen Emitters 342 und der damit einhergehenden verhältnismäßig großen fast-axis-Divergenz ergibt sich durch die vorstehend beschriebene stack-Anordnung der Emitter 342 zu Emittergruppen 343 eine rechteckige oder auch quadratische Lichtaustrittsfläche bei jeder Emittergruppe 343. Dadurch ist eine effizientere Einkopplung des von den Emittern 342 erzeugten Laserlichts in eine nachgeordnete optische Komponente wie beispielsweise die Lichtleitereinrichtung 28 möglich. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind in 3 nicht alle Emitter mit dem Bezugszeichen 342 versehen. Insbesondere ist keine von herkömmlichen Systemen bekannte aufwendige Kopplungsoptik erforderlich, sondern es kann vorteilhaft vielmehr eine direkte Einkopplung des Laserlichts von den Emittergruppen 343 der Laserlichtquelle 340 in die Lichtleitereinrichtung 28 erfolgen. Dadurch nicht nur die Komplexität der Anordnung reduziert ist, sondern es werden auch die in einer Kopplungsoptik auftretenden Verluste vermieden.At the in 3 illustrated laser light source 340 are the linear emitters 342 arranged in a so-called laser stack configuration and form multiple emitter groups 343 , Due to the low height of a single emitter 342 and the associated relatively large fast-axis divergence results from the above-described stack arrangement of the emitter 342 to emitter groups 343 a rectangular or even square light exit surface in each emitter group 343 , This provides a more efficient coupling of the emitters 342 generated laser light in a downstream optical component such as the optical fiber device 28 possible. For clarity, in 3 not all emitters with the reference number 342 Mistake. In particular, no complex coupling optics known from conventional systems is required, but rather it can advantageously be a direct coupling of the laser light from the emitter groups 343 the laser light source 340 in the light guide device 28 respectively. As a result not only is the complexity of the arrangement reduced, but also the losses occurring in a coupling optics are avoided.

Aufgrund der effizienten Kühlung durch die erfindungsgemäße Anordnung der Kühlelemente 345a, 345b ist ferner eine gesteigerte Temperaturstabilität des Halbleiterlaserchips 341 und damit eine entsprechende Wellenlängenstabilität des von der Laserlichtquelle 340 erzeugten Laserlichts gegeben.Due to the efficient cooling by the inventive arrangement of the cooling elements 345a . 345b is also an increased temperature stability of the semiconductor laser chip 341 and thus a corresponding wavelength stability of the laser light source 340 generated laser light given.

In 4 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Laserlichtquelle stark vereinfacht und schematisiert dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind drei Emittergruppen 343 mit jeweils drei Emittern 342 (sogenannte 3er-Nanostacks) in Richtung ihrer Längsachse (nicht dargestellt) nebeneinander angeordnet. Ein Abstand der Emitter 342 zueinander in Richtung ihrer Längsachse ist in 4 mit A_h bezeichnet.In 4 a first embodiment of a laser light source according to the invention is shown greatly simplified and schematically. In this embodiment, there are three emitter groups 343 each with three emitters 342 (so-called 3-nanostacks) in the direction of their longitudinal axis (not shown) arranged side by side. A distance of the emitter 342 each other in the direction of its longitudinal axis is in 4 denoted by A _h .

Erfindungsgemäß ist jedem Emitter 342, bzw. jeder Emittergruppe 343, eine Faser 64 der Lichtleitereinrichtung 28 zugeordnet. Im vorliegenden Beispiel sind drei Emitter 342 und entsprechend drei Fasern 64 dargestellt. Diese drei Fasern 64 werden in einer Lichtleitereinrichtung 28 zusammengefasst. Es versteht sich von selbst, dass die Zahl der Emitter 342 und der Fasern 64 aus Gründen der Anschaulichkeit und der Übersichtlichkeit gering gehalten wurde. Bei ausgeführten Laserlichtquellen ist die Zahl der Emitter und infolgedessen auch die Zahl der Fasern 64 sehr viel größer.According to the invention, each emitter 342 , or each emitter group 343 , a fiber 64 the light guide device 28 assigned. In the present example, there are three emitters 342 and correspondingly three fibers 64 shown. These three fibers 64 be in a light guide device 28 summarized. It goes without saying that the number of emitters 342 and the fibers 64 for reasons of clarity and clarity was kept low. When running laser light sources, the number of emitters and consequently the number of fibers 64 much bigger.

Bei der Ausführungsform gemäß 4 ist sind die Fasern 64 an ihrem Eingangsabschnitt elliptisch. Dieser elliptische Querschnitt im Eingangsabschnitt der Fasern 64 ist vorteilhaft, wenn die Emitter 342, bzw. Emittergruppen 343, eine linienförmige oder rechteckige Lichtaustrittsfläche haben. Dann nämlich kann mit einem vergleichsweise kleinem Querschnitt der Fasern 64 das gesamte, von den Emittern 342 emittierte Pumplicht aufgefangen werden.In the embodiment according to 4 is the fibers 64 elliptical at its entrance. This elliptical cross section in the input section of the fibers 64 is advantageous if the emitter 342 , or emitter groups 343 , have a linear or rectangular light exit surface. Then that is possible with a comparatively small cross-section of the fibers 64 the whole, from the emitters 342 emitted pump light can be collected.

Um eine möglichst genaue räumliche Zuordnung der Fasern 64 zu den Emittern 342 zu erreichen, sind die Fasern 64 in einer Trägerstruktur 66 an ihrem Eingangsabschnitt fixiert. Diese Trägerstruktur 66 weist mehrere V-Nuten 68 auf, die zur Aufnahme der Fasern 64 der Lichtleitereinrichtung 28 dienen. Dabei ist der Abstand der V-Nuten 68 voneinander gleich groß wie der horizontale Abstand der Emitter 342 voneinander. Dadurch wird die exakte Positionierung der Fasern 64 vor den Lichtaustrittsflächen der Emitter 342 gewährleistet.To achieve the most accurate spatial assignment of the fibers 64 to the emitters 342 to reach are the fibers 64 in a carrier structure 66 fixed at its entrance section. This carrier structure 66 has several V-grooves 68 on, which absorbs the fibers 64 the light guide device 28 serve. Here is the distance of the V-grooves 68 equal to each other as the horizontal distance of the emitter 342 from each other. This will make the exact positioning of the fibers 64 in front of the light exit surfaces of the emitter 342 guaranteed.

In 5a ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Laserlichtquelle 340 schematisch dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind insgesamt 4 mal 6 Emittergruppen 343 vorhanden. Jeweils 6 Emittergruppen 343 versorgen eine Lasereinrichtung 26 (siehe 1) mit Pumplicht.In 5a is another embodiment of a laser light source 340 shown schematically. In this embodiment, a total of 4 times 6 emitter groups 343 available. In each case 6 emitter groups 343 supply a laser device 26 (please refer 1 ) with pump light.

Die Emittergruppen 343 sind jeweils durch mehrere übereinander angeordnete linienförmige Emitter 342 gebildet. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind nicht alle Emitter 342 und alle Emittergruppen 343 mit Bezugszeichen versehen. In 5a ist die zu der Laserlichtquelle 340 gehörende Lichtleitereinrichtung 28 nicht dargestellt.The emitter groups 343 are each by a plurality of superimposed line-shaped emitter 342 educated. For clarity, not all emitters 342 and all emitter groups 343 provided with reference numerals. In 5a that is to the laser light source 340 belonging light guide device 28 not shown.

In 5b ist die Laserlichtquelle 340 aus 5 dargestellt, wobei zusätzlich noch die Fasern 64 und die Trägerstrukturen 66 eingezeichnet sind. Wie sich aus der 5b ergibt, versorgen jeweils sechs Emittergruppen 343 eine Lichtleitereinrichtung 28 mit dem Pumplicht der Laserlichtquelle 340. Auch hier sind die Fasern 64 der Lichtleitereinrichtungen 28 durch Trägerstrukturen 66 mit V-Nuten 68 so positioniert, dass sie direkt und unmittelbar vor der Lichtaustrittsfläche der Emittergruppen 343 angeordnet sind.In 5b is the laser light source 340 out 5 shown, in addition, the fibers 64 and the support structures 66 are drawn. As is clear from the 5b results, each provide six emitter groups 343 a light guide device 28 with the pump light of the laser light source 340 , Again, the fibers 64 the light guide devices 28 through carrier structures 66 with V-grooves 68 positioned so that they are directly and immediately in front of the light exit surface of the emitter groups 343 are arranged.

Da die Lichtaustrittsfläche der Emittergruppen 343 annähernd quadratisch ist, haben die Fasern 64 einen kreisförmigen Querschnitt. Dadurch ist gewährleistet, dass der gesamte, von den Emittergruppen 343 emittierte Pumplichtstrom in die Fasern 64 übertragen wird und andererseits der Querschnitt der Fasern 64 nur unwesentlich größer ist als die Lichtaustrittsfläche der zugehörigen Emittergruppen 343.As the light exit surface of the emitter groups 343 is approximately square, have the fibers 64 a circular cross-section. This ensures that the entire, from the emitter groups 343 emitted pumping light stream into the fibers 64 is transferred and on the other hand, the cross section of the fibers 64 only slightly larger than the light exit surface of the associated emitter groups 343 ,

Eine weitere Verbesserung der Ausnutzung des Querschnitts der Fasern 64 ist dadurch erreichbar, dass die Fasern 64 im Bereich ihres Eingangsabschnitts quadratisch verformt werden. Dies ist im rechten Teil der 5b beispielhaft an sechs Emittergruppen 343 verdeutlicht. In diesem Fall haben die Nuten 68 einen U-förmigen Querschnitt.A further improvement in the utilization of the cross-section of the fibers 64 is achievable by that the fibers 64 be deformed quadratically in the region of its input section. This is in the right part of the 5b exemplified by six emitter groups 343 clarified. In this case, have the grooves 68 a U-shaped cross-section.

Besonders vorteilhaft ist durch die erfindungsgemäße Zuordnung von Fasern 64 zu Emittern 342 oder Emittergruppen 343 die Möglichkeit gegeben, das Laserlicht 60 direkt und mit sehr geringen Verlusten in die entsprechende Lichtleitereinrichtung 28 insbesondere ohne das Erfordernis eines optischen Koppelelements.Particularly advantageous is the assignment of fibers according to the invention 64 to emitters 342 or emitter groups 343 given the possibility of the laser light 60 directly and with very low losses in the corresponding light guide device 28 in particular, without the requirement of an optical coupling element.

Die erfindungsgemäße Laserlichtquelle kann generell vorteilhaft bei laserbasierten Zündsystemen von Brennkraftmaschinen 10, z. B. von Kraftfahrzeugen oder auch bei Stationärmotoren, eingesetzt werden. Generell sind aufgrund der hohen erzielbaren Ausgangsleistung, die durch die erfindungsgemäß optimierte Kühlung ermöglicht ist, auch andere Einsatzbereiche denkbar.The laser light source according to the invention can generally be advantageous in laser-based ignition systems of internal combustion engines 10 , z. B. of motor vehicles or even in stationary engines used. In general, due to the high achievable output power, which is made possible by the inventively optimized cooling, other applications conceivable.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102004016835 A1 [0002]

Claims

Laser light source ( 340 . 340a . 340b . 340c . 340d . 340e ) comprising a plurality of emitters ( 342 ) and / or emitter groups ( 343 ), the laser light ( 60 ) for optically pumping a laser device ( 26 ), with a light guide device ( 28 . 28a . 28b . 28c . 28d ), wherein the optical fiber device ( 28 ) the laser light ( 60 ) from the laser light source ( 340 . 340a . 340b . 340c . 340d . 340e ) to the laser device ( 26 ) transmits, characterized in that the light guide device ( 28 . 28a . 28b . 28c . 28d ) several fibers ( 64 ), and that each emitter ( 342 ) or each emitter group ( 343 ) an input section of a fiber ( 64 ) of the optical fiber device ( 28 . 28a . 28b . 28c . 28d ) assigned.

Laser light source according to claim 1, characterized in that the fibers ( 64 ) of the optical fiber device ( 28 . 28a . 28b . 28c . 28d ) in front of an emitter ( 342 ) or an emitter group ( 34 ) are arranged.

Laser light source according to claim 1 or 2, characterized in that the fibers ( 64 ) of the optical fiber device ( 28 . 28a . 28b . 28c . 28d ) at its input section in grooves ( 68 ), in particular V-grooves, a support structure ( 66 ) are fixed, and that a distance (Ah) of the grooves ( 68 ) are spaced from each other by a distance of the emitters ( 342 ) or emitter groups ( 343 ) corresponds to each other.

Laser light source according to claim 3, characterized in that a plurality of support structures ( 66 ) are arranged one above the other, and that a thickness (D) of the carrier structures ( 66 ) a distance (Av) of the emitter ( 342 ) along a direction substantially perpendicular to the longitudinal axis of the emitter extending direction corresponds.

Laser light source according to one of the preceding claims, characterized in that at the input section a cross-section of the fibers ( 64 ) substantially an exit cross-section of the emitter ( 342 ) or an emitter group ( 343 ) corresponds.

Laser light source according to claim 5, characterized in that a plurality of emitters ( 342 ) each to an emitter group ( 343 ) and that the emitters ( 342 ) are preferably arranged side by side along a direction extending substantially perpendicular to its longitudinal axis.

Laser light source according to one of the preceding claims, characterized in that an emitter ( 342 ) has a line shape, and that this emitter ( 342 ) associated fiber ( 64 ) has a substantially elliptical cross-section at the entrance portion.

Laser light source ( 340 . 340a . 340b . 340c . 340d . 340e ) according to one of the preceding claims, characterized in that different emitter groups ( 343 ) are each assigned separate electrical contacts.

Ignition device for an internal combustion engine ( 10 ), in particular of a motor vehicle, with at least one laser device ( 26 ), which generates a laser pulse ( 24 ) for radiation into a combustion chamber ( 14 ), with a laser light source, characterized in that the laser light source is a laser light source ( 340 ) according to any one of the preceding claims.