DE102007041531A1

DE102007041531A1 - Lasereinrichtung und Betriebsverfahren hierfür

Info

Publication number: DE102007041531A1
Application number: DE102007041531A
Authority: DE
Inventors: Martin Weinrotter; Pascal Woerner; Juergen Raimann; Heiko Ridderbusch
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2007-08-31
Filing date: 2007-08-31
Publication date: 2009-03-05
Also published as: WO2009030528A1; US20110023807A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Lasereinrichtung (26) mit einem laseraktiven Festkörper (44) und einer, vorzugsweise passiven, Güteschaltung (46), bei dem die Lasereinrichtung (26) mit Pumplicht (60) beaufschlagt wird, um einen Laserimpuls (24) zu erzeugen. Erfindungsgemäß wird ein mit dem Pumplicht (60) beaufschlagbares Pumpvolumen der Lasereinrichtung (26), insbesondere des laseraktiven Festkörpers (44), verändert.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Lasereinrichtung mit einem laseraktiven Festkörper und einer, vorzugsweise passiven, Güteschaltung, bei dem die Lasereinrichtung mit Pumplicht beaufschlagt wird, um einen Laserimpuls zu erzeugen.
Die Erfindung betrifft ferner eine entsprechende Lasereinrichtung.
Derartige Verfahren und Vorrichtungen sind bekannt und beispielsweise für den zukünftigen Einsatz in Zündeinrichtungen von Kraftfahrzeugen vorgesehen. Die Komponenten der bekannten Lasereinrichtungen werden üblicherweise während ihrer Produktion so aufeinander abgestimmt, dass die Eigenschaften der erzeugten Laserimpulse an die Anforderungen des jeweiligen Anwendungsfalls wie beispielsweise eine bestimmte Brennkraftmaschine angepasst sind.
Veränderungen der Komponenten der Lasereinrichtung über deren Betriebsdauer wie beispielsweise eine Temperaturdrift, Leistungsvariationen des Pumplichts, eine Degradation des verwendeten passiven Güteschalters oder dergleichen können nachteilig dazu führen, dass die zum Zeitpunkt ihrer Produktion aufeinander abgestimmten Komponenten nach einer gewissen Betriebsdauer nicht mehr optimal zusammenwirken, so dass beispielsweise die erzeugten Laserimpulse nur noch eine unzureichende Impulsenergie aufweisen oder es gar nicht mehr zur Erzeugung eines Laserimpulses kommt.
Darüberhinaus sind die bestehenden Lasereinrichtungen wenig flexibel, weil eine Charakteristik der erzeugten Laserimpulse seither im wesentlichen allein über eine Variation der zugeführten Pumpleistung bewerkstelligt werden kann. Insbesondere aus Gründen der Wirtschaftlichkeit kann die Pumpleistung jedoch nur bedingt gesteigert werden. Eine ebenfalls mögliche Variation der Pumpdauer kommt für die meisten Anwendungen nicht in Betracht, da die Laserimpulse oftmals innerhalb eines fest vorgegebenen Zeitfensters bereitgestellt werden müssen.
Offenbarung der Erfindung
Dementsprechend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Betriebsverfahren und eine Lasereinrichtung der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass ein insgesamt flexiblerer Betrieb möglich ist und insbesondere auch bei Veränderungen von Eigenschaften von Komponenten die sichere Erzeugung eines Laserimpulses gewährleistet ist.
Diese Aufgabe wird bei dem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass ein mit dem Pumplicht beaufschlagbares Pumpvolumen der Lasereinrichtung, insbesondere des laseraktiven Festkörpers, verändert wird.
Die erfindungsgemäße Veränderung des Pumpvolumens bewirkt vorteilhaft, dass der Lasereinrichtung – ohne Veränderung zeitlicher Ansteuerparameter wie z. B. der Pumpdauer – eine variable Pumpintensität zuführbar ist, die an den jeweiligen Anwendungsfall angepasst werden kann. Insbesondere können durch die erfindungsgemäße Veränderung des Pumpvolumens auch gegebenenfalls auftretende Veränderungen der Komponenten der Lasereinrichtung kompensiert werden, wie sie sich z. B. aufgrund von Verschleißerscheinungen ergeben.
Neben der Variation der Impulsenergie der erzeugten Laserimpulse bei einer vorgegebenen Pumpleistung und Pumpdauer ermöglicht die Erfindung ferner die Erzeugung mehrerer Laserimpulse mit einer insgesamt geringeren Einzelimpulsenergie. Erfindungsgemäß ist erkannt worden, dass bei einer Verkleinerung des Pumpvolumens eine Durchbruchintensität in der Lasereinrichtung früher erreicht wird, so dass ein entsprechender Laserimpuls früher erzeugt wird als bei einem größeren Pumpvolumen.
Bei einer sehr vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass die Veränderung des Pumpvolumens dadurch erfolgt, dass Komponenten der Lasereinrichtung beziehungsweise die gesamte Lasereinrichtung und Komponenten einer das Pumplicht zuführenden Pumplichtzuführung relativ zueinander bewegt werden. Durch die erfindungsgemäße Relativbewegung der betreffenden Komponenten zueinander verändert sich der Strahlengang des der Lasereinrichtung zugeführten Pumplichts und ermöglicht dadurch die Variation des mit Pumplicht beaufschlagten Pumpvolumens der Lasereinrichtung.
Eine besonders einfache und gleichzeitig präzise Relativbewegung der betreffenden Komponenten zueinander kann dadurch erzielt werden, dass der laseraktive Festkörper axial und/oder radial relativ zu der Pumplichtzuführung bewegt wird. Alternativ oder ergänzend hierzu ist auch die axiale oder radiale Relativbewegung der Pumplichtzuführung zu dem laseraktiven Festkörper denkbar. Sofern die erfindungsgemäße Lasereinrichtung monolithisch aufgebaut ist, erfolgt die erfindungsgemäß vorgesehene Relativbewegung dementsprechend zwischen der monolithischen Anordnung und der Pumplichtzuführung, während bei einer diskreten Ausbildung der Lasereinrichtung auch deren einzelne Komponenten wie beispielsweise der laseraktive Festkörper oder auch die Güteschaltung dem Prinzip der vorliegenden Erfindung folgend bewegt werden können.
Eine Drehung mindestens einer Komponente der Lasereinrichtung und/oder der Pumplichtzuführung, insbesondere einer Einkoppeloptik, über die das Pumplicht in die Lasereinrichtung eingekoppelt wird, ist einer weiteren sehr vorteilhaften Erfindungsvariante zufolge ebenfalls vorsehbar, um die erfindungsgemäße Variation des Pumpvolumens zu realisieren.
Zur Bewegung der Komponenten der Lasereinrichtung und/oder der Pumplichtzuführung sieht eine weitere vorteilhafte Erfindungsvariante die Verwendung von Antriebsmitteln vor, die ein piezoelektrisches Element und/oder einen Elektromotor und/oder ein hydraulisches Stellglied und/oder ein pneumatisches Stellglied und/oder ein manuell betätigbares Stellglied wie beispielsweise eine Stellschraube aufweisen. Die betreffenden Antriebsmittel können vorteilhaft direkt in einem Gehäuse der Lasereinrichtung angeordnet sein und beispielsweise eine Relativbewegung der angetriebenen Komponente zu dem Gehäuse und der nicht angetriebenen Komponente der Lasereinrichtung vorsehen.
Die manuell betätigbaren Antriebsmittel werden vorzugsweise so ausgebildet, dass sie beispielsweise im Rahmen einer Wartung der Brennkraftmaschine auf einfache Weise durch einen Servicetechniker bedienbar sind.
Eine weitere sehr vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens sieht vor, dass Betriebsinformationen der Lasereinrichtung erfasst werden, insbesondere die Energie und/oder die zeitliche Lage eines erzeugten Laserimpulses, so dass der Betrieb der Lasereinrichtung überwachbar oder auch regelbar ist.
Ganz besonders vorteilhaft kann einer weiteren Erfindungsvariante zufolge aus der Energie des Laserimpulses auf die in dem Laserimpuls enthaltenen Moden geschlossen werden. Hiermit ist beispielsweise eine gezielte Regelung der erfindungsgemäßen Lasereinrichtung derart möglich, dass durch eine vorgebbare Änderung des Pumpvolumens spezielle Moden in der Lasereinrichtung angeregt werden.
Vorteilhaft kann bei einer weiteren Erfindungsvariante ferner vorgesehen sein, eine Position der Komponenten der Lasereinrichtung beziehungsweise der Lasereinrichtung selbst und/oder der Komponenten der Pumplichtzuführung und/oder eine Anordnung der betreffenden Einheiten relativ zueinander zu ermitteln. Hierfür können beispielsweise entsprechende Sensormittel wie z. B. Weggeber direkt in die erfindungsgemäße Lasereinrichtung integriert sein. Besonders vorteilhaft kann auch bei manuell betätigbar ausgebildeten Antriebsmitteln zur Veränderung des Pumpvolumens eine manuell erfolgte Justage des Pumpvolumens mithilfe der erfindungsgemäß vorgesehenen Sensormittel verifiziert werden. Die erfindungsgemäße Weg- bzw. Positionssensorik kann die erfassten Daten hierzu beispielsweise in Echtzeit einem Steuergerät der Lasereinrichtung übertragen oder auch direkt einem zu Wartungszwecken temporär mit dem Steuergerät verbindbaren Diagnosegerät, das einem Servicetechniker z. B. den aktuellen Abstand zwischen der Pumplichtzuführung und einem Einkoppelspiegel der Lasereinrichtung anzeigt oder auch ein hieraus abgeleitetes Maß für das eingestellte Pumpvolumen usw.
Bei einer weiteren sehr vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass die Betriebsinformationen, insbesondere unter Verwendung eines Modells, plausibilisiert werden. Das Modell kann beispielsweise in einer Recheneinheit eines Steuergeräts in Form eines Computerprogramms realisiert sein und die wesentlichen Betriebsabläufe der Lasereinrichtung modellieren. In Abhängigkeit der der Lasereinrichtung tatsächlich zugeführten Ansteuergrößen können modellgestützt entsprechende Ausgangsgrößen wie beispielsweise die Impulsenergie erzeugter Laserimpulse und dergleichen rechnerisch ermittelt werden und mit den messtechnisch erfassten tatsächlichen Betriebsgrößen verglichen beziehungsweise plausibilisiert werden.
Generell ist es sehr vorteilhaft, wenn die Veränderung des Pumpvolumens in Abhängigkeit der erfassten Betriebsinformationen und/oder deren Plausibilisierung durchgeführt wird, weil hierdurch ein besonders zuverlässiger Betrieb der erfindungsgemäßen Lasereinrichtung gegeben ist. Beispielsweise kann hiermit eine Regelung des Pumpvolumens realisiert werden, die automatisch ggf. eintretende Verschleißerscheinungen durch entsprechende Anpassung des Pumpvolumens kompensiert.
Weiter kann erfindungsgemäß vorteilhaft aus den erfassten Betriebsinformationen auf eine Veränderung der optischen Eigenschaften eines Einkoppelspiegels der Lasereinrichtung oder auch weiterer Komponenten der Lasereinrichtung geschlossen werden. Insbesondere ist es hierbei möglich, auf Abnutzungserscheinungen beziehungsweise eine Zerstörung des Einkoppelspiegels oder weiterer optischen Komponenten der Lasereinrichtung zu schließen, wie sie beispielsweise dann auftreten kann, wenn der Einkoppelspiegel oder weitere optische Komponenten der Lasereinrichtung mit einer zu hohen Strahlungsintensität beaufschlagt werden. Beispielsweise kann erfindungsgemäß dann auf eine derartige Abnutzung beziehungsweise Zerstörung geschlossen werden, wenn bei einer hinreichend großen der Lasereinrichtung zugeführten Pumpleistung und Pumpdauer gar kein Laserimpuls erzeugt wird.
Bei einer weiteren sehr vorteilhaften Erfindungsvariante kann vorgesehen sein, dass in Abhängigkeit der Veränderung der optischen Eigenschaften des Einkoppelspiegels beziehungsweise dessen Abnutzung oder Zerstörung eine räumliche Verteilung des dem Einkoppelspiegel zugeführten Pumplichts verändert wird, beispielsweise durch eine Abstandsänderung zwischen der Pumplichtzuführung und der Lasereinrichtung oder auch einer radialen Bewegung einer in der Pumplichtzuführung vorgesehenen Lichtleitfaser, die das Pumplicht auf den Einkoppelspiegel einstrahlt. Hierdurch ist vorteilhaft die Möglichkeit gegeben, einen anderen, möglicherweise nicht bereits beschädigten Bereich des Einkoppelspiegels zur Einkopplung des Pumplichts in die Lasereinrichtung zu verwenden und somit einen weiteren Betrieb der Lasereinrichtung zu gewährleisten.
Ganz besonders vorteilhaft kann bei einer weiteren Erfindungsvariante die räumliche Verteilung des dem Einkoppelspiegel zugeführten Pumplichts auch periodisch verändert werden, insbesondere durch eine entsprechende Relativbewegung zwischen der Pumplichtzuführung und dem Einkoppelspiegel, so dass unter Annahme eines kontinuierlichen vorgebbaren Verschleißes des Einkoppelspiegels periodisch das Pumplicht auf einen nicht bereits abgenutzten Bereichs des Einkoppelspiegels umgelenkt werden und damit die Standzeit der erfindungsgemäßen Lasereinrichtung gesteigert werden kann, während herkömmliche Systeme ohne die erfindungsgemäßen Antriebsmittel bereits z. B. bei einer lokal begrenzten Beschädigung des Einkoppelspiegels nicht mehr betriebsbereit sind und ersetzt werden müssen. Die gleiche Prozedur kann auch für den Auskoppelspiegel angewandt werden.
Eine andere ganz besonders vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens sieht vor, dass zumindest ein Teil der Pumplichtzuführung mechanisch geführt wird in beziehungsweise an einer Komponente der Lasereinrichtung oder umgekehrt, wobei die Führung insbesondere eine Translation und/oder Rotation der Pumplichtzuführung bezüglich der Lasereinrichtung erlaubt. Durch die erfindungsgemäße Führung zwischen den betreffenden Komponenten ist vorteilhaft sichergestellt, dass auch unter Einwirkung von Vibrationen oder sonstigen mechanischen Störeinflüssen stets eine korrekte räumliche Ausrichtung zwischen der Pumplichtzuführung und der Lasereinrichtung gegeben ist, die vorteilhaft gleichzeitig die erfindungsgemäß vorgeschlagene Veränderung des Pumpvolumens ermöglicht.
Bei einer weiteren ganz besonders vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens kann die Führung vorteilhaft gleichzeitig zumindest teilweise auch lichtleitend ausgelegt sein, so dass die Führung beispielsweise dazu verwendet werden kann, Pumplicht insbesondere lateral in die Lasereinrichtung einzukoppeln. Alternativ hierzu kann eine lichtleitende Führung auch dazu verwendet werden, um Licht wie beispielsweise spontan emittierte Strahlung aus der Lasereinrichtung zu einem entfernt angeordneten Detektor zu leiten, der heraus Informationen über einen Betriebszustand der Lasereinrichtung ableitet.
Erfindungsgemäß kann weiter vorteilhaft vorgesehen sein, dass die Pumplichtzuführung über eine Schraubverbindung mit der Lasereinrichtung verbunden ist, so dass eine Rotation der Pumplichtzuführung bezüglich der Lasereinrichtung eine Abstandsänderung zwischen der Pumplichtzuführung und der Lasereinrichtung bewirkt. Zur Realisierung der Schraubverbindung kann beispielsweise direkt die Lasereinrichtung oder auch ein die Lasereinrichtung enthaltendes Gehäuse über ein entsprechendes Gewinde verfügen, dass mit einem passenden Gegenstück zusammenwirkt, welches beispielsweise mit der Pumplichtzuführung verbunden beziehungsweise an dieser angeordnet ist.
Eine weitere sehr vorteilhafte Möglichkeit, das Pumpvolumen zu ändern, ist erfindungsgemäß dadurch gegeben, dass mindestens eine flexible Lichtleitfaser der Pumplichtzuführung in einer drehbar gelagerten Haltescheibe gehalten wird, die mindestens eine exzentrisch angeordnete Bohrung zur Aufnahme der mindestens einen flexiblen Lichtleitfaser aufweist. Die erfindungsgemäße Haltescheibe dient einerseits zur Halterung der Lichtleitfaser und andererseits zur kontrollierten Bewegung der Lichtleitfaser relativ zu der Lasereinrichtung. Der Einsatz zweier Haltescheiben hintereinander ist ebenfalls denkbar, um komplexe Bewegungen der Lichtleitfaser umzusetzen.
Das erfindungsgemäße Betriebsverfahren eignet sich besonders vorteilhaft zur Erzeugung von Laserimpulsen in einer Zündeinrichtung einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, kann ebenso jedoch auch für Zündeinrichtungen von Stationärmotoren oder Turbinen vorgesehen sein. Generell kann das erfindungsgemäße Betriebsverfahren mit einer entsprechenden Lasereinrichtung bei allen denkbaren Laser-Impulsanwendungen eingesetzt werden. Insbesondere ist das erfindungsgemäße Prinzip auch auf solche Lasereinrichtung anwendbar, die anstelle einer passiven Güteschaltung eine aktive Güteschaltung aufweisen.
Als eine weitere Lösung der Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist eine Lasereinrichtung gemäß Patentanspruch 20 angegeben.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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 beziehungsweise Darstellung in der Beschreibung beziehungsweise in der Zeichnung.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
In der Zeichnung zeigt:
1 eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine mit einer Zündeinrichtung zur Verwendung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren,
2 eine Ausführungsform der Zündeinrichtung aus 1 im Detail,
3a, 3b ein erstes Szenario zur erfindungsgemäßen Variation des Pumpvolumens,
4 ein zweites Szenario zur erfindungsgemäßen Variation des Pumpvolumens,
5a ein weiteres Szenario zur erfindungsgemäßen Variation des Pumpvolumens,
5b und 5c jeweils eine Detailansicht von Komponenten einer erfindungsgemäßen Lasereinrichtung gemäß 5a, und
6 eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lasereinrichtung.
Ausführungsformen der Erfindung
Eine Brennkraftmaschine trägt in 1 insgesamt das Bezugszeichen 10. Sie dient z. B. zum Antrieb eines nicht dargestellten Kraftfahrzeugs oder eines Generators. 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 beziehungsweise Common-Rail bezeichneten Kraftstoff-Druckspeicher 20 angeschlossen ist, oder durch Vormischung eines Kraftstoff-Luft-Gemischs z. B. im Saugrohr.
In den Brennraum 14 eingespritzter Kraftstoff 22 bzw. das Kraftstoff-Luft-Gemisch wird mittels eines Laserimpulses 24 entzündet, der von einer eine Lasereinrichtung 26 umfassenden Zündeinrichtung 27 in den Brennraum 14 abgestrahlt und mittels einer nicht abgebildeten Optik auf den Zündpunkt ZP fokussiert 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 einer Steuer- und Regeleinrichtung 32 gesteuert, die auch den Injektor 18 ansteuert.
Beispielsweise kann es sich bei der Pumplichtquelle 30 um eine Halbleiter-Laserdiode handeln, die in Abhängigkeit eines Steuerstroms ein entsprechendes Pumplicht über die Lichtleitereinrichtung 28 an die Lasereinrichtung 26 ausgibt. Obwohl Halbleiter-Laserdioden und andere klein bauende Pumplichtquellen bevorzugt für einen Einsatz in dem Kraftfahrzeugbereich verwendet werden, ist für den Betrieb der erfindungsgemäßen Zündeinrichtung 27 prinzipiell jede Art von Pumplichtquelle verwendbar.
2 zeigt schematisch eine Detailansicht der Lasereinrichtung 26 aus 1.
Wie aus 2 ersichtlich, weist die Lasereinrichtung 26 einen laseraktiven Festkörper 44 auf, dem eine auch als Q-switch bezeichnete passive Güteschaltung 46 optisch nachgeordnet ist. Der laseraktive Festkörper 44 bildet hierbei zusammen mit der passiven Güteschaltung 46 sowie dem in 2 links hiervon angeordneten Einkoppelspiegel 42 und dem Auskoppelspiegel 48 einen Laser-Oszillator aus, dessen Schwingverhalten von der passiven Güteschaltung 46 und der Reflektivität des Auskoppelspiegels 48 abhängt und damit zumindest mittelbar in an sich bekannter Weise steuerbar ist.
Bei der in 2 abgebildeten Konfiguration der Lasereiririchtung 26 wird Pumplicht 60 durch die bereits unter Bezugnahme auf 1 beschriebene Lichtleitereinrichtung 28 von der ebenfalls bereits beschriebenen Pumplichtquelle 30 auf den Einkoppelspiegel 42 geleitet. Da der Einkoppelspiegel 42 für die Wellenlängen des Pumplichts 60 durchsichtig ist, dringt das Pumplicht 60 in den laseraktiven Festkörper 44 ein und führt darin zu einer an sich bekannten Besetzungsinversion.
Während die passive Güteschaltung 46 ihren Ruhezustand aufweist, in dem sie einen verhältnismäßig kleinen Transmissionskoeffizienten besitzt, wird ein Laserbetrieb in dem laseraktiven Festkörper 44 beziehungsweise in dem durch den Einkoppelspiegel 42 und den Auskoppelspiegel 48 begrenzten Festkörper 44, 46 vermieden. Mit steigender Pumpdauer steigt jedoch die Strahlungsdichte in dem Laser-Oszillator 42, 44, 46, 48 an, so dass die passive Güteschaltung 46 ausbleicht, d. h. einen größeren Transmissionskoeffizienten annimmt, und der Laserbetrieb beginnen kann.
Auf diese Weise entsteht ein auch als Riesenimpuls bezeichneter Laserimpuls 24, der eine verhältnismäßig hohe Spitzenleistung aufweist. Der Laserimpuls 24 wird gegebenenfalls unter Verwendung einer weiteren Lichtleitereinrichtung oder auch direkt durch ein nicht abgebildetes Brennraumfenster der Lasereinrichtung 26 in den Brennraum 14 (1) der Brennkraftmaschine 10 eingekoppelt, so dass darin vorhandener Kraftstoff 22 bzw. das Kraftstoff-Luft-Gemisch entzündet wird.
Gegebenenfalls kann dem Laser-Oszillator 42, 44, 46, 48 ein optischer Verstärker (nicht gezeigt) zur optischen Verstärkung des Laserimpulses 24 zugeordnet sein. Der optische Verstärker ist für die Anwendung des nachstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens jedoch nicht erforderlich.
Da sich aufgrund von unterschiedlichen Störeinflüssen wie beispielsweise Temperaturschwankungen, Alterungseffekten und Exemplarstreuungen in den Materialeigenschaften des laseraktiven Festkörpers 44 usw. – trotz gleichbleibender Ansteuerung – eine Variation des Betriebsverhaltens der Lasereinrichtung 26 ergeben kann bis hin zu dem Ausbleiben der Laserimpulse 24, ist erfindungsgemäß vorgesehen, das mit dem Pumplicht beaufschlagbare Pumpvolumen der Lasereinrichtung 26 zu verändern, u. a. um den vorstehend beschriebenen Effekten entgegenwirken zu können. Darüberhinaus ergibt sich durch die erfindungsgemäße Variation des Pumpvolumens vorteilhaft insgesamt eine gesteigerte Flexibilität bei der Ansteuerung der Lasereinrichtung 26 bzw. der Erzeugung der Laserimpulse 24.
Die 3a und 3b veranschaulichen die erfindungsgemäße Variation des Pumpvolumens, das heißt desjenigen Volumens der Lasereinrichtung 26, das über die Lichtleitereinrichtung 28 mit dem Pumplicht 60 beaufschlagt wird.
Gemäß 3a ist die Lasereinrichtung 26 gegenüber einem Endabschnitt 28 der Lichtleitereinrichtung 28 um einen ersten Abstand x1–x0 beabstandet, so dass sich ein erstes Pumpvolumen in der Lasereinrichtung 26 ergibt, das vorliegend durch den in 3a schraffiert angedeuteten Bereich des Pumplichtstrahls 60 in der Lasereinrichtung 26 angedeutet ist.
Durch eine Relativbewegung der Lasereinrichtung 26, die vorliegend bevorzugt monolithisch ausgebildet ist, zu der Lichtleitereinrichtung 28 beziehungsweise deren Endabschnitt 28' entlang der Ortskoordinate x ergibt sich eine Vergrößerung des Abstands zwischen der Lichtleitereinrichtung 28 und der Lasereinrichtung 26, die aus 3b hervorgeht. Bei der in 3b abgebildeten Situation ist die Lasereinrichtung 26 um den zweiten Abstand x2–x0 > x1–x0 entfernt von dem Endabschnitt 28' der vorliegend ortsfest angeordneten Lichtleitereinrichtung 28.
Aufgrund der an sich bekannten Aufweitung des aus der Lichtleitereinrichtung 28 beziehungsweise ihrem Endabschnitt 28' austretenden Pumplichtstrahls 60 ergibt sich durch den gegenüber der Anordnung aus 3a vergrößerten Abstand x2–x0 nach 3b dementsprechend ein vergrößertes Pumpvolumen in der Lasereinrichtung 26, das wiederum durch einen schraffierten Bereich des Pumplichtstrahls 60 in der Lasereinrichtung 26 angedeutet ist.
Durch die vorstehend beschriebene Vergrößerung des Pumpvolumens zur Erzeugung eines Einzelimpulses gemäß 3b kann der Lasereinrichtung 26 insgesamt mehr Pumpenergie zugeführt werden, so dass beispielsweise energiereichere Laserimpulse 24 erzeugt werden können als bei der in 3a abgebildeten Konfiguration.
Alternativ zu der Bewegung der Lasereinrichtung 26 kann selbstverständlich auch die Lasereinrichtung 26 ortsfest ausgebildet sein und die Lichtleitereinrichtung 28 bewegbar ausgebildet sein.
4 zeigt ein weiteres Szenario der Beaufschlagung der Lasereinrichtung 26 mit Pumplicht 60, aus dem verschiedene erfindungsgemäße Möglichkeiten zur Variation des Pumpvolumens hervorgehen.
Der erfindungsgemäßen Lasereinrichtung 26 gemäß 4 ist eine Pumplichtzuführung 100 zugeordnet, die die bereits beschriebene Lichtleitereinrichtung 28 aufweist und darüber hinaus auch eine, vorliegend in Form einer bikonvexen Linse symbolisierte, Einkoppeloptik 140 zur Fokussierung des aus der Lichtleitereinrichtung 28 austretenden Pumplichtstrahls 60 auf die Lasereinrichtung 26 beziehungsweise deren laseraktiven Festkörper 44, der in 4 nicht näher bezeichnet ist. Der erste in 4 abgebildete Doppelpfeil 201 symbolisiert eine in 4 horizontale Bewegbarkeit der Lichtleitereinheit 28, die dementsprechend eine Variation des Abstands des Endabschnitts 28' von der Einkoppeloptik 140 erlaubt und damit eine Veränderung des in 4 wiederum schraffiert angedeuteten Pumpvolumens in der Lasereinrichtung 26. Als Einkoppeloptik 140 können auch ein oder mehrere andere optische Elemente verwendet werden.
Alternativ oder ergänzend hierzu kann erfindungsgemäß auch eine Bewegung der Einkoppeloptik 140 selbst relativ zu der Lichtleitereinrichtung 28 beziehungsweise der Lasereinrichtung 26 erfolgen, um das Pumpvolumen zu variieren, vergleiche den Doppelpfeil 202.
Die bereits unter Bezugnahme auf die 3a, 3b beschriebene Erfindungsvariante, die eine Hin- und Herbewegung der Lasereinrichtung 26 relativ zu der Lichtleitereinrichtung 28 oder auch zu der Einkoppeloptik 140 vorsieht, ist in 4 durch den Doppelpfeil 203 ergänzend angedeutet.
Den vorstehend unter Bezugnahme auf die 3a bis 4 beschriebenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist gemeinsam, dass jeweils eine axiale Relativbewegung der Komponenten 28, 140, 26 zueinander erfolgt. Alternativ oder ergänzend hierzu kann unter Beibehaltung des erfindungsgemäßen Prinzips auch eine radiale Bewegung der Komponenten zueinander erfolgen.
Als Beispiel hierfür ist die Lichtleitereinrichtung 26 gemäß 5a angegeben, der wiederum eine Pumplichtzuführung 100 zur Zuführung des Pumplichts 60 zugeordnet ist. Die Pumplichtzuführung 100 weist vorliegend eine flexibel ausgebildete Lichtleitereinrichtung 28 auf und darüber hinaus eine der Lichtleitereinrichtung 28 zugeordnete Haltescheibe 29. Die Haltescheibe 29 ist um die in 5a strichpunktiert angedeutete Drehachse A drehbar gelagert und weist eine in 5a nicht näher bezeichnete exzentrisch angeordnete Bohrung zur Aufnahme der Lichtleitereinrichtung 28 auf. Durch eine Drehung der Haltescheibe 29 um die Drehachse A kann erfindungsgemäß bewirkt werden, dass unterschiedliche Flächenbereiche des Einkoppelspiegels 42 mit dem von der Lichtleitereinrichtung 28 zugeführten Pumplicht 60 beaufschlagt werden. Sofern die Drehachse A nicht mittig zu einer Querschnittsfläche des Einkoppelspiegels 42 ausgerichtet ist, kann hierbei insbesondere auch eine radiale Verstellung der Pumplichtzuführung 100 relativ zu der Lasereinrichtung 26 erfolgen.
5b zeigt eine vergrößerte Detailansicht der erfindungsgemäßen Haltescheibe 29, die die exzentrisch angeordnete Bohrung 29a zur Aufnahme der Lichtleitereinrichtung 28 aufweist. Erfindungsgemäß können auch mehrere Bohrungen 29a in der Haltescheibe 29 vorgesehen sein, denen weitere Lichtleitereinrichtungen (nicht gezeigt) zugeordnet werden können. Auch eine Hintereinanderanordnung mehrerer Haltescheiben ist vorstellbar. Alternativ kann diese Ausführungsform mit radial verstellbarem Lichtleiter 26 auch bei Beschädigung des Auskoppelspiegels angewandt werden.
Durch die erfindungsgemäße Haltescheibe 29 und die hierdurch ermöglichte räumliche Variation der Einstrahlung von Pumplicht 60 auf den Einkoppelspiegel 42 kann besonders vorteilhaft auch die Standzeit der erfindungsgemäßen Lasereinrichtung 26 gesteigert werden.
Bei einer Beaufschlagung des Einkoppelspiegels 42 (5a) mit zu hohen Pumplichtintensitäten kann der Fall eintreten, dass sich zumindest lokal die optischen Eigenschaften des Einkoppelspiegels 42 verschlechtern beziehungsweise ein Teilbereich der Oberfläche des Einkoppelspiegels 42 zerstört wird. Ein derartiger zerstörter Bereich 42a des Einkoppelspiegels 42 ist in 5c abgebildet. Durch die erfindungsgemäße Haltescheibe 29 kann die Lichtleitereinrichtung 28 vorteilhaft so relativ zu der Lasereinrichtung 26 und dem Einkoppelspiegel 42 weiterbewegt werden, dass das Pumplicht 60 fortan nicht mehr in den zerstörten Bereich 42a des Einkoppelspiegels 42, sondern vielmehr beispielsweise in den noch intakten Bereich 42b des Einkoppelspiegels 42 eingestrahlt wird, wodurch ein weiterer Betrieb der erfindungsgemäßen Lasereinrichtung 26 ermöglicht ist. Dies kann auch bei Beschädigungen des Auskoppelspiegels angewandt werden.
Andere Varianten der Erfindung, die eine radiale Verschiebung der Komponenten 100, 26 zueinander erlauben, sind ebenfalls denkbar und können beispielsweise geeignete Antriebsmittel wie z. B. piezoelektrische Aktoren umfassen, die eine betreffende Komponente radial hin- und herbewegen.
Eine Kombination aus einer radialen und einer axialen Verstellbarkeit bzw. einer Konstruktion mit drehbarer Haltescheibe 29 ist ebenfalls denkbar, um die erfindungsgemäße Variation des Pumpvolumens zu ermöglichen.
6 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lasereinrichtung 26, bei der die Pumplichtzuführung 100 in ihrem der Lasereinrichtung 26 zugewandten Endbereich 28a gegenüber einem Außendurchmesser der restlichen Lichtleitereinrichtung 28 erweitert ist und in einen hülsenförmig ausgebildeten Endbereich 28b mündet, der die Lasereinrichtung 26 zumindest teilweise umgreift.
Der hülsenförmige Endbereich 28b bildet erfindungsgemäß vorteilhaft eine mechanische Führung für die Lasereinrichtung 26, so dass eine präzise Anordnung der Pumplichtzuführung 100 und der Lasereinrichtung 26 relativ zueinander auch unter äußeren Störeinflüssen, wie beispielsweise mechanischen Schwingungen und dergleichen, gegeben ist.
Zusätzlich zu der Führung 28b können weitere Führungselemente 28b' vorgesehen sein, die bevorzugt direkt mit einer Innenwand 26 eines nicht in 6 abgebildeten Gehäuses der Lasereinrichtung 26 verbunden sind und somit eine einfache Bewegbarkeit der Lasereinrichtung 26 gewährleisten.
Bei der in 6 abgebildeten Ausführungsform der Lasereinrichtung 26 sind ferner Antriebsmittel 200 vorgesehen, die ebenfalls bevorzugt fest mit der Gehäusewand 26' verbunden sind und eine axiale Verschiebung der Lasereinrichtung 26 relativ zu der Pumplichtzuführung 100 ermöglichen.
Die Antriebsmittel 200 weisen beispielsweise ein piezoelektrisches Element und/oder einen Elektromotor und/oder ein hydraulisches oder pneumatisches Stellglied und/oder ein manuell betätigbares Stellglied wie beispielsweise eine Stellschraube auf. Andere elektromagnetische Stellglieder wie z. B. Hubmagnete usw. sind ebenfalls einsetzbar.
Der besondere Vorteil der Ausführungsform gemäß 6 besteht darin, dass die Pumplichtzuführung 100 neben der Versorgung der Lasereinrichtung 26 mit Pumplicht gleichzeitig eine mechanische Stabilisierung der Anordnung der Komponenten bietet, die durch die Führung 28b gegeben ist.
Die Führung 28b kann sich umlaufend, d. h. über den gesamten Umfang der Pumplichtzuführung 100 bzw. der Lasereinrichtung 26 erstrecken oder auch nur, wie abgebildet, über bestimmte Umfangsbereiche, die den Umfang vorteilhaft in jeweils gleich große Winkelabschnitte unterteilen.
Alternativ zu der in 6 abgebildeten Führung 28b kann die Lasereinrichtung 26 an ihrem der Pumplichtzuführung 100 zugewandten Ende, das auch den Einkoppelspiegel 42 (2) aufweist, umfangsseitig ein Gewinde aufweisen, das mit einem entsprechenden Gewindeabschnitt der Pumplichtzuführung 100 zusammenwirkt, welcher z. B. innenseitig der hülsenförmigen Erweiterung 28b vorgesehen ist. Eine derartige Konfiguration erlaubt beispielsweise die axiale Relativbewegung der Komponenten 26, 100 zueinander dadurch, dass die Lasereinrichtung 26 unter Antrieb durch die Antriebsmittel 200 in die durch die Pumplichtzuführung 100 realisierte Aufnahme hinein- bzw. herausgeschraubt wird.
Eine weitere sehr vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens sieht vor, dass Betriebsinformationen der Lasereinrichtung 26 wie beispielsweise eine Impulsenergie des Laserimpulses 24 oder eine zeitliche Lage des erzeugte Laserimpulses 24 erfasst werden. Eine derartige Auswertung kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass ein Teil der Strahlungsenergie des erzeugten Laserimpulses 24 durch nicht abgebildete und an sich bekannte Auskoppeloptiken einem Detektor zugeleitet wird, der die Auswertung der entsprechenden Signale beispielsweise durch eine Steuereinheit 32 (1) der Lasereinrichtung 26 ermöglicht.
Anstelle einer separaten Auskoppeleinheit kann beispielsweise auch der lichtleitend ausgeführte Abschnitt 28a, 28b der Pumplichtzuführung 100 gemäß 6 dazu verwendet werden, um Strahlung aus der Lasereinrichtung 26 einem Detektor (nicht gezeigt) zuzuführen.
Insbesondere kann die erfindungsgemäße Auswertung der Betriebsinformationen auch das Ableiten der Impulsenergie des Laserimpulses 24 umfassen, so dass aus der abgeleiteten Impulsenergie vorteilhaft auch auf die in dem Laserimpuls 24 enthaltenen Moden geschlossen werden kann.
Erfindungsgemäß kann ferner vorteilhaft eine Regelung vorgesehen sein, die unter Verwendung der vorstehend beschriebenen Antriebsmittel 200 das Pumpvolumen bzw. die räumliche Verteilung des eingestrahlten Pumplichts 60 derart modifiziert, dass eine vorgebbare Konfiguration von Moden in dem Laserimpuls 24 enthalten ist.
Bei einer weiteren sehr vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass erfasste Betriebsinformationen, insbesondere unter Verwendung eines Modells 32a (1), plausibilisiert werden. Das Modell 32a kann beispielsweise in einer Recheneinheit des Steuergeräts 32 in Form eines Computerprogramms realisiert sein und die wesentlichen Betriebsabläufe der Lasereinrichtung 26 modellieren. In Abhängigkeit der der Lasereinrichtung 26 tatsächlich zugeführten Ansteuergrößen können modellgestützt entsprechende Ausgangsgrößen wie beispielsweise die Impulsenergie erzeugter Laserimpulse 24 und dergleichen rechnerisch ermittelt werden und mit den messtechnisch erfassten tatsächlichen Betriebsgrößen verglichen beziehungsweise plausibilisiert werden.
Ganz besonders vorteilhaft kann eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lasereinrichtung 26 auch über Sensormittel 210 (6) verfügen, die die Ermittlung einer Position oder zumindest einer relativen Anordnung der Komponenten 26, 100 zueinander ermöglicht. Die Sensormittel 210 können besonders vorteilhaft zusammen mit den Antriebsmitteln 200 baulich integriert sein.
Insbesondere bei der Vorsehung eines manuell betätigbaren Stellglieds wie beispielsweise einer Stellschraube zur Justage der Anordnung der Komponenten 26, 100 zueinander können die erfindungsgemäß vorgesehenen Sensormittel 210 die Verifizierung der vorgenommen Justage ermöglichen.
Darüber hinaus kann mit automatisch ausgebildeten Antriebsmitteln 200 unter Verwendung der Information der erfindungsgemäßen Sensormittel 210 auch eine Positionsregelung realisiert werden, die eine Regelung des mit Pumplicht 60 beaufschlagten Pumpvolumens zum Gegenstand hat.
Bei einer besonders vorteilhaften weiteren Variante des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens kann durch gezielte Variation des Pumpvolumens auch ein Mehrfachdurchbruch der Lasereinrichtung 26 erreicht werden, der dementsprechend die Erzeugung mehrer Laserimpulse 24 in kurzer zeitlicher Folge ermöglicht.
Im Gegensatz zu den herkömmlichen Betriebsverfahren, die durch eine einfache Erhöhung der Pumpdauer eine derartige Mehrzahl von Laserimpulsen erzeugen, kann durch die erfindungsgemäße Variation des Pumpvolumens anstelle der Variation der Pumpdauer die Vielzahl von Laserimpulsen 24 innerhalb einer vorgebbaren Zeit erzeugt werden, die deutlich geringer ist als die bei den herkömmlichen Verfahren hierzu erforderliche gesteigerte Pumpdauer. Falls beispielsweise der Betriebspunkt der Brennkraftmaschine 10 (1) mit einer verhältnismäßig geringen Strömungsgeschwindigkeit des Luft-/Kraftstoffgemischs im Zündpunkt ZP korrespondiert, können durch die erfindungsgemäße Variation des Pumpvolumens vorteilhaft mehrere Laserimpulse 24 in den Zündpunkt ZP abgestrahlt werden, und somit kann die Gesamtzündenergie vorteilhaft erhöht werden, ohne dass sich der Zündvorgang – wie bei einer gesteigerten Pumpdauer – verlängert. Dies wird erfindungsgemäß durch eine Verkleinerung des Pumpvolumens der Lasereinrichtung 26 erreicht, weil hierbei die erforderlichen Durchbruchintensitäten in der Lasereinrichtung 26 frührer erreicht werden und der Laserbetrieb in der Lasereinrichtung 26 dementsprechend nach einer kürzeren Zeit einsetzt.
Ein weiterer Anwendungsfall, bei dem die erfindungsgemäße Veränderung des Pumpvolumens vorteilhaft eingesetzt werden kann, ist dann gegeben, wenn sich beispielsweise über der Betriebsdauer der Zündeinrichtung 27 ein Absinken der Pumpleistung ergibt, was beispielsweise auf eine Degradation der Pumplichtquelle 30 zurückzuführen ist. Das Absinken der Pumpleistung führt bei bekannten Systemen zu einer deutlichen Reduktion der Impulsenergie der Laserimpulse 24 oder sogar zu zeitlich instabileren Laserimpulsen 24, weil der Laserbetrieb erst verhältnismäßig spät im Bezug auf einen Pumpstartzeitpunkt einsetzt. Im Extremfall kann es bei den herkömmlichen Lasereinrichtungen sogar zu einem Komplettausfall kommen, weil gar keine Laserimpulse 24 mehr erzeugt werden. Durch die erfindungsgemäße Verstellung des Pumpvolumens können derartige Instabilitäten oder sogar das Ausbleiben der Laserimpulse 24 zumindest teilweise kompensiert bzw. vermieden werden. Wenn beispielsweise die von der Pumplichtquelle 30 abgegebene Pumpleistung messbar sinkt, sieht das erfindungsgemäße Betriebsverfahren eine Verkleinerung des Pumpvolumens vor, mit der vorteilhaft eine Vergrößerung der Strahldichten in der Lasereinrichtung 26 einhergeht, die wiederum für das zuverlässige Einsetzen des Laserbetriebs in der Lasereinrichtung 26 erforderlich ist.
Auch die Verschlechterung von Eigenschaften der Lasereinrichtung 26 selbst wie beispielsweise eine Degradation der optischen Eigenschaften der Ein- und Auskoppelspiegel 42, 48 können zu Laserimpulsen 24 mit verringerter Impulsenergie oder sogar einem Ausbleiben von Laserimpulsen führen. Auch derartige Veränderungen können vorteilhaft durch das erfindungsgemäße Verfahren kompensiert werden, indem das Pumpvolumen entsprechend angepasst wird.
Neben der bereits beschriebenen Auswertung von Betriebsgrößen der Lasereinrichtung 26 selbst können auch weitere Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine 10 (1) wie beispielsweise Sensorinformation eines Thermoelements in einem Abgasrohr (Erkennung von Zündaussetzern) oder dergleichen berücksichtigt werden, um den Betrieb der erfindungsgemäßen Lasereinrichtung 26 zu steuern bzw. zu regeln.
Darüber hinaus ermöglicht die erfindungsgemäße Veränderung des Pumpvolumens vorteilhaft auch eine Verringerung der optischen Belastung der Spiegelschichten 42, 48. Sofern beispielsweise bereits eine verhältnismäßig geringe Impulsenergie der Laserimpulse 24 für eine sichere Zündung ausreicht, kann das erforderliche Pumpvolumen und/oder die räumliche Verteilung des Pumplichts 60 so angepasst werden, dass ein insbesondere die Komponenten 42, 48 schonender Betrieb der Lasereinrichtung 26 erfolgt, bei dem z. B. nicht unnötig hohe Strahldichten eingestellt werden.
Die erfindungsgemäße Veränderung des Pumpvolumens kann – wie bereits beschrieben – auch dazu verwendet werden, um gezielt unterschiedliche Lasermoden anzuregen. Dadurch kann beispielsweise auch direkt die Fokussierbarkeit des von der Lasereinrichtung 26 erzeugten Laserimpulses 24 beeinflusst werden. Beispielsweise kann das erfindungsgemäße Betriebsverfahren vorteilhaft vorsehen, bevorzugt eine multimodige Anregung, insbesondere von Moden höherer Ordnung, durchzuführen, so dass verhältnismäßig hohe Strahlungsintensitäten bei dem Laserimpuls 24 auch in radial von dem Zentrum des Strahlquerschnitts beabstandeten Bereichen gegeben sind, die eine Fokussierbarkeit des Laserimpulses 24 begünstigen.
Bei der Verwendung eines piezoelektrischen Stellglieds zur Bewegung der Lasereinrichtung 26 bzw. der Pumplichtzuführung 100 oder deren Komponenten kann vorteilhaft auch eine Hebelmechanik vorgesehen werden, die den von dem piezoelektrischen Stellglied realisierten Aktorhub vergrößert.
Neben einer modellbasierten Steuerung der Erzeugung der Laserimpulse 24 bzw. Überwachung des Betriebs kann auch die vermöge der Antriebsmittel 200 durchgeführte räumliche Verstellung der Komponenten der Lasereinrichtung 26 bzw. der Pumplichtzuführung 100 zueinander modellbasiert gesteuert bzw. geregelt werden, um Schwankungen bei der Fertigungsgenauigkeit bzw. sonstige Toleranzen beispielsweise bei einer Führung 28b (6) der Lasereinrichtung 26 in der Pumplichtzuführung 100 auszugleichen.

Claims

Verfahren zum Betreiben einer Lasereinrichtung (26) mit einem laseraktiven Festkörper (44) und einer, vorzugsweise passiven, Güteschaltung (46), bei dem die Lasereinrichtung (26) mit Pumplicht (60) beaufschlagt wird, um einen Laserimpuls (24) zu erzeugen, dadurch gekennzeichnet, dass ein mit dem Pumplicht (60) beaufschlagbares Pumpvolumen der Lasereinrichtung (26), insbesondere des laseraktiven Festkörpers (44), verändert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Veränderung des Pumpvolumens dadurch erfolgt, dass Komponenten der Lasereinrichtung (26) bzw. die Lasereinrichtung (26) und Komponenten einer das Pumplicht (60) zuführenden Pumplichtzuführung (100) relativ zueinander bewegt werden.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der laseraktive Festkörper (44) axial und/oder radial relativ zu der Pumplichtzuführung (100) bewegt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumplichtzuführung (100) axial und/oder radial relativ zu dem laseraktiven Festkörper (44) bewegt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Komponente der Lasereinrichtung (26) und/oder der Pumplichtzuführung (100), insbesondere eine Einkoppeloptik (140), um eine Drehachse gedreht wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bewegung der Komponenten der Lasereinrichtung (26) und/oder der Pumplichtzuführung (100) Antriebsmittel (200) verwendet werden, die ein piezoelektrisches Element und/oder einen Elektromotor und/oder ein hydraulisches Stellglied und/oder ein pneumatisches Stellglied und/oder ein manuell betätigbares Stellglied, insbesondere eine Stellschraube, aufweisen.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Betriebsinformationen der Lasereinrichtung (26) erfasst werden, insbesondere die Energie und/oder die zeitliche Lage eines erzeugten Laserimpulses (24).
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass aus der Energie des Laserimpulses (24) auf die in dem Laserimpuls (24) enthaltenen Moden geschlossen wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Position der Komponenten der Lasereinrichtung (26) bzw. der Lasereinrichtung selbst (26) und/oder der Komponenten der Pumplichtzuführung (100), und/oder eine Anordnung der betreffenden Einheiten relativ zueinander, ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebsinformationen, insbesondere unter Verwendung eines Modells (32a), plausibilisiert werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Veränderung des Pumpvolumens in Abhängigkeit der erfassten Betriebsinformationen und/oder deren Plausibilisierung durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass aus den erfassten Betriebsinformatiorien auf eine Veränderung der optischen Eigenschaften eines Einkoppelspiegels (42) der Lasereinrichtung (26) geschlossen wird, insbesondere auf Abnutzungserscheinungen bzw. eine Zerstörung.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit der Veränderung der optischen Eigenschaften des Einkoppelspiegels (42) eine räumliche Verteilung des dem Einkoppelspiegel (42) zugeführten Pumplichts (60) verändert wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine/die räumliche Verteilung des dem Einkoppelspiegel (42) zugeführten Pumplichts (60) kontinuierlich und/oder periodisch verändert wird, insbesondere durch eine Relativbewegung zwischen der Pumplichtzuführung (100) und dem Einkoppelspiegel (42).
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Pumplichtzuführung (100) mechanisch geführt wird in bzw. an einer Komponente der Lasereinrichtung (26) oder umgekehrt, wobei die Führung insbesondere eine Translation und/oder Rotation der Pumplichtzuführung (100) bezüglich der Lasereinrichtung (26) erlaubt.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Führung gleichzeitig Lichtleiterfunktion aufweist, insbesondere um Pumplicht (60) in die Lasereinrichtung (26) einzukoppeln.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumplichtzuführung (100) über eine Schraubverbindung mit der Lasereinrichtung (26) verbunden ist, so dass eine Rotation der Pumplichtzuführung (100) bezüglich der Lasereiririchtung (26) eine Abstandsänderung zwischen der Pumplichtzuführung (100) und der Lasereinrichtung (26) bewirkt.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine flexible Lichtleitfaser (28) der Pumplichtzuführung (100) in einer drehbar gelagerten Haltescheibe (29) gehalten und erforderlichenfalls durch diese bewegt wird, die mindestens eine exzentrisch angeordnete Bohrung (29a) zur Aufnahme der mindestens einen flexiblen Lichtleitfaser (29) aufweist.
Verwendung des Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche in einer Zündeinrichtung (27) einer Brennkraftmaschine (10) insbesondere eines Kraftfahrzeugs.
Lasereinrichtung (26) mit einem laseraktiven Festkörper (44) und einer, vorzugsweise passiven, Güteschaltung (46), wobei die Lasereinrichtung (26) mit Pumplicht (60) beaufschlagbar ist, um einen Laserimpuls (24) zu erzeugen, dadurch gekennzeichnet, dass ein mit dem Pumplicht (60) beaufschlagbares Pumpvolumen der Lasereinrichtung (26), insbesondere des laseraktiven Festkörpers (44), veränderbar ist.
Lasereinrichtung (26) nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass Komponenten der Lasereinrichtung (26) bzw. die Lasereinrichtung (26) und Komponenten einer das Pumplicht (60) zuführenden Pumplichtzuführung (100) relativ zueinander bewegbar sind.
Lasereinrichtung (26) nach einem der Ansprüche 20 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass Antriebsmittel (200) zur Bewegung der Komponenten der Lasereinrichtung (26) und/oder der Pumplichtzuführung (100) vorgesehen sind, wobei die Antriebsmittel (200) insbesondere ein piezoelektrisches Element und/oder einen Elektromotor und/oder ein hydraulisches Stellglied und/oder ein pneumatisches Stellglied und/oder ein manuell betätigbares Stellglied, insbesondere eine Stellschraube, aufweisen.
Lasereinrichtung (26) nach einem der Ansprüche 20 bis 22, gekennzeichnet durch Sensormittel (210) zur Erfassung einer Position der Komponenten der Lasereinrichtung (26) bzw. der Lasereinrichtung selbst (26) und/oder der Komponenten der Pumplichtzuführung (100), und/oder einer Anordnung der betreffenden Einheiten relativ zueinander.
Lasereinrichtung (26) nach einem der Ansprüche 20 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Lasereinrichtung (26) eine Führung aufweist, die mit einer Komponente der Pumplichtzuführung (100) zusammenwirkt oder umgekehrt, wobei die Führung insbesondere eine Translation und/oder Rotation der Pumplichtzuführung (100) bezüglich der Lasereinrichtung (26) erlaubt.
Lasereinrichtung (26) nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Führung lichtleitend ist, insbesondere um Pumplicht (60) in die Lasereinrichtung (26) einzukoppeln.
Lasereinrichtung (26) nach einem der Ansprüche 24 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Führung gebildet ist durch einen hülsenförmigen Endabschnitt (28b) der Pumplichtzuführung (100), der einen der Pumplichtzuführung (100) zugewandten Endabschnitt der Lasereinrichtung (26) umgreift.
Lasereinrichtung (26) nach einem der Ansprüche 20 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Lasereinrichtung (26) über eine Schraubverbindung mit der Pumplichtzuführung (100) verbindbar ist, so dass eine Rotation der Pumplichtzuführung (100) bezüglich der Lasereinrichtung (26) eine Abstandsänderung zwischen der Pumplichtzuführung (100) und der Lasereinrichtung (26) bewirkt.
Lasereinrichtung (26) nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gewinde der Schraubverbindung außenseitig der Lasereinrichtung (26) bzw. eines die Lasereinrichtung (26) aufnehmenden Gehäuses angeordnet ist.
Lasereinrichtung (26) nach einem der Ansprüche 20 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumplichtzuführung (100) mindestens eine flexible Lichtleitfaser (28) aufweist, und dass eine drehbar gelagerten Haltescheibe (29) zur Halterung und/oder Bewegung der mindestens einen flexible Lichtleitfaser (28) vorgesehen ist, die hierzu mindestens eine exzentrisch angeordnete Bohrung (29a) zur Aufnahme der mindestens einen flexiblen Lichtleitfaser (28) aufweist.
Zündeinrichtung (27) einer Brennkraftmaschine (10), insbesondere eines Kraftfahrzeugs, gekennzeichnet durch mindestens eine Lasereinrichtung (26) nach einem der Ansprüche 20 bis 29.