DE102011085340A1 - Laser light source and operating method therefor - Google Patents

Laser light source and operating method therefor Download PDF

Info

Publication number
DE102011085340A1
DE102011085340A1 DE102011085340A DE102011085340A DE102011085340A1 DE 102011085340 A1 DE102011085340 A1 DE 102011085340A1 DE 102011085340 A DE102011085340 A DE 102011085340A DE 102011085340 A DE102011085340 A DE 102011085340A DE 102011085340 A1 DE102011085340 A1 DE 102011085340A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
light source
laser light
laser
emitters
different
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102011085340A
Other languages
German (de)
Inventor
Hans-Jochen Schwarz
Jörn Ostrinsky
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to DE102011085340A priority Critical patent/DE102011085340A1/en
Priority to PCT/EP2012/068480 priority patent/WO2013060535A1/en
Publication of DE102011085340A1 publication Critical patent/DE102011085340A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/40—Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
    • H01S5/42—Arrays of surface emitting lasers
    • H01S5/423—Arrays of surface emitting lasers having a vertical cavity
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P23/00—Other ignition
    • F02P23/04—Other physical ignition means, e.g. using laser rays
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/18—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities
    • H01S5/183—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL]
    • H01S5/18386—Details of the emission surface for influencing the near- or far-field, e.g. a grating on the surface
    • H01S5/18394—Apertures, e.g. defined by the shape of the upper electrode
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/40—Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
    • H01S5/4025—Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar
    • H01S5/4031—Edge-emitting structures
    • H01S5/4056—Edge-emitting structures emitting light in more than one direction
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S2301/00—Functional characteristics
    • H01S2301/18—Semiconductor lasers with special structural design for influencing the near- or far-field
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/09—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
    • H01S3/091—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping
    • H01S3/094—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light
    • H01S3/0941—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light of a laser diode
    • H01S3/09415—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light of a laser diode the pumping beam being parallel to the lasing mode of the pumped medium, e.g. end-pumping
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/04—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping, e.g. by electron beams
    • H01S5/042—Electrical excitation ; Circuits therefor
    • H01S5/0425—Electrodes, e.g. characterised by the structure
    • H01S5/04256—Electrodes, e.g. characterised by the structure characterised by the configuration
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/18—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities
    • H01S5/183—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL]
    • H01S5/18341—Intra-cavity contacts

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Laserlichtquelle (100) mit einer Mehrzahl von Oberflächenemittern (200, 200a, 200b, ..), wobei jeder Oberflächenemitter (200a, 200b, ..) dazu ausgebildet ist, Laserstrahlung (L) mit einer vorgebbaren Feldcharakteristik, insbesondere Fernfeldcharakteristik (FFC1, FFC2), zu erzeugen, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Oberflächenemitter (200a, 200b) so ausgebildet sind, dass sie jeweils eine unterschiedliche Feldcharakteristik, insbesondere Fernfeldcharakteristik (FFC1, FFC2), aufweisen.The invention relates to a laser light source (100) having a plurality of surface emitters (200, 200a, 200b, ..), each surface emitter (200a, 200b, ..) being designed to have laser radiation (L) with a predeterminable field characteristic, in particular far field characteristic (FFC1, FFC2), characterized in that at least two surface emitters (200a, 200b) are formed such that they each have a different field characteristic, in particular far field characteristic (FFC1, FFC2).

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft eine Laserlichtquelle mit einer Mehrzahl von Oberflächenemittern, wobei jeder Oberflächenemitter dazu ausgebildet ist, Laserstrahlung mit einer vorgebbaren Feldcharakteristik, insbesondere Fernfeldcharakteristik, zu erzeugen.The invention relates to a laser light source having a plurality of surface emitters, wherein each surface emitter is designed to generate laser radiation with a predefinable field characteristic, in particular far field characteristic.

Die Erfindung betrifft ferner ein Betriebsverfahren für eine derartige Laserlichtquelle.The invention further relates to an operating method for such a laser light source.

Es ist bereits bekannt, Laserlichtquellen mit einer Mehrzahl von identisch ausgebildeten Oberflächenemittern, die beispielsweise auf einem gemeinsamen Substrat angeordnet sind, herzustellen. Hierbei ergibt sich eine aggregierte (Fern-)Feldcharakteristik für die Laserlichtquelle, die nachteilig nur eingeschränkt an ein Zielsystem anpassbar ist. It is already known to produce laser light sources with a plurality of identically designed surface emitters, which are arranged, for example, on a common substrate. This results in an aggregated (far) field characteristic for the laser light source, which is disadvantageously adaptable only to a limited extent to a target system.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Laserlichtquelle der eingangs genannten Art und ein Betriebsverfahren hierfür dahingehend zu verbessern, dass ein resultierendes Strahlungsfeld, insbesondere Fernfeld, der Laserlichtquelle besser an den Einsatzzweck der Laserlichtquelle anpassbar ist, beispielsweise an das longitudinale Pumpen von Festkörperlasern.It is an object of the present invention to improve a laser light source of the type mentioned and an operating method for this effect that a resulting radiation field, in particular far field, the laser light source is better adapted to the application of the laser light source, for example, to the longitudinal pumping of solid state lasers.

Diese Aufgabe wird bei der Laserlichtquelle der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass mindestens zwei Oberflächenemitter so ausgebildet sind, dass sie – bzw. die von ihnen erzeugte Laserstrahlung – jeweils eine unterschiedliche Feldcharakteristik, insbesondere Fernfeldcharakteristik, aufweisen. Hierdurch besteht vorteilhaft die Möglichkeit, die während des Betriebs der Laserlichtquelle resultierende Feldcharakteristik, insbesondere Fernfeldcharakteristik, welche sich aus einer Überlagerung der Feldcharakteristiken, insbesondere Fernfeldcharakteristiken, der einzelnen Oberflächenemitter ergibt, durch Vorgabe unterschiedlicher Feldcharakteristiken, insbesondere Fernfeldcharakteristiken, für die einzelnen Oberflächenemitter so zu ändern, dass sich eine gewünschte Form für die resultierende Feldcharakteristik, insbesondere Fernfeldcharakteristik, ergibt. Insbesondere kann dadurch die resultierende (Fern-)Feldcharakteristik der Laserlichtquelle optimal an den jeweiligen Einsatzzweck der Laserlichtquelle angepasst werden.This object is achieved in the laser light source of the type mentioned in the present invention, that at least two surface emitter are formed so that they - or the laser radiation generated by them - each have a different field characteristics, in particular far field characteristics. In this way, it is advantageously possible to change the field characteristic resulting during the operation of the laser light source, in particular the far field characteristic which results from a superimposition of the field characteristics, in particular far field characteristics, of the individual surface emitters, by specifying different field characteristics, in particular far field characteristics, for the individual surface emitter, that a desired shape results for the resulting field characteristic, in particular far field characteristic. In particular, the resulting (far) field characteristic of the laser light source can thereby be optimally adapted to the respective intended use of the laser light source.

Generell ist durch die erfindungsgemäße Vorsehung von mindestens zwei hinsichtlich ihrer Feldcharakteristik, insbesondere Fernfeldcharakteristik, jeweils verschiedenen Oberflächenemittern vorteilhaft mindestens ein weiterer Freiheitsgrad bei der Synthese der resultierenden Feldcharakteristik, insbesondere Fernfeldcharakteristik, der gesamten Laserlichtquelle gegeben. Die Synthese kann vorteilhaft beispielsweise mittels numerischer Simulationen erfolgen. Vorteilhaft können bei einer weiteren Ausführungsform auch mehrere Oberflächenemitter unter Anwendung des erfindungsgemäßen Prinzips so kombiniert werden, dass mehr als zwei verschiedene Fernfeldcharakteristiken eingesetzt werden. Z.B. kann die erfindungsgemäße Lichtquelle auch insgesamt drei oder mehr unterschiedliche Typen von Oberflächenemittern aufweisen, die jeweils Laserstrahlung mit unterschiedlicher Fernfeldcharakteristik erzeugen. Es können auch nach Belieben jeweils ein oder mehrere Oberflächenemitter desselben Typs bzw. mit derselben Fernfeldcharakteristik eingesetzt werden, um die Laserlichtquelle aufzubauen. Die Anwendung des erfindungsgemäßen Prinzips ist vorteilhaft nicht auf die Fernfeldcharakteristik der Oberflächenemitter bzw. der Laserlichtquelle begrenzt. Vielmehr kann das Prinzip der Vorsehung mehrere Emitter mit unterschiedlicher Feldcharakteristik auch auf das Nahfeld oder einen Übergangsbereich zwischen Nah- und Fernfeld angewandt werden. Je nach Ausgestaltung der Erfindung sind daher mindestens zwei Oberflächenemitter so ausgebildet, dass sie jeweils eine unterschiedliche Feldcharakteristik, aufweisen. Bei der unterschiedlichen Feldcharakteristik kann es sich um eine Nahfeldcharakteristik und/oder eine Fernfeldcharakteristik sowie generell die gesamte Feldcharakteristik der von den betreffenden Emittern erzeugten Laserstrahlung handeln.In general, the invention provides at least two field emittances, in particular far-field characteristics, each different surface emitter advantageously at least one further degree of freedom in the synthesis of the resulting field characteristic, in particular far field characteristic of the entire laser light source. The synthesis can advantageously be carried out, for example, by means of numerical simulations. Advantageously, in a further embodiment, multiple surface emitters can also be combined using the principle of the invention such that more than two different far-field characteristics are used. For example, For example, the light source according to the invention can also have a total of three or more different types of surface emitters, each of which generates laser radiation with different far field characteristics. One or more surface emitters of the same type or with the same far field characteristic can also be used as desired in order to build up the laser light source. The application of the principle according to the invention is advantageously not limited to the far-field characteristic of the surface emitter or the laser light source. Rather, the principle of providence multiple emitters with different field characteristics can also be applied to the near field or a transition region between near and far field. Depending on the embodiment of the invention, therefore, at least two surface emitters are formed so that they each have a different field characteristic. The different field characteristics may be a near-field characteristic and / or a far field characteristic as well as generally the entire field characteristic of the laser radiation generated by the relevant emitters.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass alle Oberflächenemitter auf einem gemeinsamen Trägerelement angeordnet und/oder mittels mindestens eines Ansteuersignals gleichzeitig und/oder zeitlich überlappend bzw. versetzt zueinander ansteuerbar sind. Hierdurch ergibt sich eine vereinfachte Handhabung beziehungsweise Ansteuerung der Laserlichtquelle, und gleichzeitig stellt sich die gewünschte resultierende Fernfeldcharakteristik ein. Neben einer gleichzeitigen Ansteuerung aller Oberflächenemitter ist auch denkbar, zeitlich überlappend oder abwechselnd jeweils einzelne Oberflächenemitter und/oder Gruppen von Oberflächenemittern der Laserlichtquelle anzusteuern, die jeweils dieselbe bzw. unterschiedliche Fernfeldcharakteristiken aufweisen können, wodurch weitere Möglichkeiten zur Formung der resultierenden Fernfeldcharakteristik der Laserlichtquelle gegeben sind. Durch bestimmte Ansteuermuster der vorstehend bezeichneten Art kann insbesondere auch eine dynamische Veränderung der resultierenden Fernfeldcharakteristik der Laserlichtquelle, d.h. während ihres Betriebs, erfolgen, wodurch solche Maßnahmen, bei denen Oberflächenemitter während eines Fertigungsprozesses hinsichtlich ihrer jeweiligen Fernfeldcharakteristik eingestellt werden können, vgl. einige der nachfolgend beschriebenen weiteren Ausführungsbeispiele, sinnvoll ergänzt werden.In an advantageous embodiment, it is provided that all surface emitters are arranged on a common carrier element and / or can be driven by means of at least one drive signal simultaneously and / or temporally overlapping or offset from one another. This results in a simplified handling or control of the laser light source, and at the same time sets the desired resulting far field characteristics. In addition to a simultaneous activation of all surface emitters, it is also conceivable to control individual surface emitters and / or groups of surface emitters of the laser light source which may each have the same or different far field characteristics, thereby providing further possibilities for shaping the resulting far field characteristic of the laser light source. In particular, a dynamic change of the resulting far field characteristic of the laser light source, ie during its operation, can also take place by means of certain control patterns of the type described above, whereby such measures in which surface emitters can be adjusted during a production process with regard to their respective far field characteristics, cf. some of the subsequently described further embodiments, be useful supplemented.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass mindestens zwei Oberflächenemitter eine jeweils unterschiedlich ausgebildete Stromapertur aufweisen, wobei insbesondere eine Öffnungsfläche und/oder Öffnungsform der Stromapertur unterschiedlich ist. Bei dieser Ausführungsform wird vorteilhaft der Effekt ausgenutzt, dass sich die Größe beziehungsweise Form der Stromapertur der einzelnen Oberflächenemitter auf die von den Oberflächenemittern erzeugten Fernfelder der Laserstrahlung beziehungsweise Fernfeldcharakteristiken auswirkt. Beispielsweise bewirkt eine verhältnismäßig kleine Stromapertur eine verhältnismäßig stark räumlich um eine Hauptstrahlrichtung konzentrierte Fernfeldcharakteristik mit einer ausgeprägten Hauptkeule in der Hauptstrahlrichtung, wohingegen eine größere Stromapertur bei einem Oberflächenemitter dazu führt, dass sich die Hauptkeule der Fernfeldcharakteristik verbreitert und im Bereich der Hauptstrahlrichtung sogar ein lokales Minimum aufweisen kann. In a further advantageous embodiment it is provided that at least two surface emitters each have a differently designed current aperture, wherein in particular an opening area and / or opening shape of the current aperture is different. In this embodiment, the effect is advantageously exploited that affects the size or shape of the current aperture of the individual surface emitter on the far fields of the laser radiation or far field characteristics generated by the surface emitters. For example, a relatively small current aperture causes a far field characteristic relatively spatially concentrated around a main beam direction with a pronounced main lobe in the main beam direction, whereas a larger current aperture in a surface emitter causes the main lobe of the far field characteristic to widen and even to have a local minimum in the region of the main beam direction can.

Durch die Variation der Stromapertur bei einzelnen der erfindungsgemäß mehreren die Laserlichtquelle bildenden Oberflächenemitter kann vorteilhaft eine flexible Vorgabe der resultierenden Fernfeldcharakteristik der Laserlichtquelle erfolgen. Beispielsweise kann durch dem Fachmann an sich bekannte Simulationsmethoden eine resultierende Fernfeldcharakteristik, wie sie sich bei der erfindungsgemäßen Konfiguration der Laserlichtquelle einstellt, im Vorfeld ermittelt werden, so dass eine gezielte Vorsehung bestimmter Oberflächenemitter mit einer entsprechenden Stromapertur und damit gewünschten Fernfeldcharakteristik derart möglich ist, dass die resultierende Fernfeldcharakteristik der Laserlichtquelle den gewünschten Anforderungen entspricht. Solche Anforderungen können beispielsweise Öffnungswinkel einer Hauptkeule, Flachheit bzw. Homogenität der Leistung der Laserstrahlung der Laserlichtquelle in einem vorgebbaren Raumwinkelbereich usw. sein.Due to the variation of the current aperture in the case of individual surface emitters forming the laser light source according to the invention, advantageously a flexible presetting of the resulting far field characteristic of the laser light source can take place. For example, by means of simulation methods known per se to a person skilled in the art, a resulting far field characteristic, as occurs in the configuration of the laser light source according to the invention, can be determined in advance, so that a specific provision of certain surface emitters with a corresponding current aperture and thus desired far field characteristic is possible in such a way that the resulting far field characteristic of the laser light source meets the desired requirements. Such requirements may be, for example, opening angle of a main lobe, flatness or homogeneity of the power of the laser radiation of the laser light source in a predefinable solid angle range, etc.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass mindestens zwei Oberflächenemitter jeweils eine unterschiedliche Anordnung einer Stromapertur relativ zu einem Stromkontakt im Bereich eines Auskoppelspiegels bzw. einer Auskoppelspiegelschicht des Oberflächenemitters aufweisen. Untersuchungen der Anmelderin zufolge ergeben sich in Abhängigkeit des Abstands und/oder der Ausrichtung des Stromkontakts relativ zu der Stromapertur unterschiedliche Stromverteilungen in dem Material des Oberflächenemitters derart, dass unterschiedliche Fernfeldcharakteristiken bei der von dem Oberflächenemitter erzeugten Laserstrahlung erzielbar sind.In a further advantageous embodiment, it is provided that at least two surface emitters each have a different arrangement of a current aperture relative to a current contact in the region of a coupling-out mirror or of a coupling-out mirror layer of the surface emitter. According to the Applicant, depending on the distance and / or the orientation of the current contact relative to the current aperture different current distributions in the material of the surface emitter arise such that different far field characteristics can be achieved in the laser radiation generated by the surface emitter.

Besonders vorteilhaft kann einer weiteren Ausführungsform zufolge auch die Form eines Stromkontakts (z.B. Kreisring, maximale Öffnungsweite des Kreisrings, polygonale Struktur, usw.) modifiziert werden, um die Fernfeldcharakteristik eines betreffenden Oberflächenemitters zu verändern.More preferably, according to another embodiment, the shape of a current contact (e.g., annulus, maximum opening of the annulus, polygonal structure, etc.) may also be modified to alter the far-field characteristic of a particular surface emitter.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass mindestens ein Oberflächenemitter Mittel zur Steuerung einer Stromverteilung im Bereich einer aktiven Zone des Oberflächenemitters aufweist. Neben der vorstehend genannten Ausführungsform, welche im Rahmen eines Fertigungsprozesses des Oberflächenemitters die Beeinflussung einer Stromdichte während eines späteren Betriebs des Oberflächenemitters aufgrund der Geometrie und/oder Anordnung eines Stromkontakts ermöglicht, ist es ferner denkbar, dass die erfindungsgemäßen Mittel zur Steuerung einer Stromverteilung im Bereich der aktiven Zone des Oberflächenemitters dynamisch verwendet werden, das heißt während des Betriebs der Laserlichtquelle beziehungsweise eines speziellen Oberflächenemitters, um – gleichsam in Echtzeit – die Stromverteilung zu beeinflussen, mit dem Ziel, dass die Fernfeldcharakteristik in gleichem Maße beeinflusst werden kann.In a further advantageous embodiment, it is provided that at least one surface emitter has means for controlling a current distribution in the region of an active zone of the surface emitter. In addition to the above-mentioned embodiment, which allows influencing a current density during later operation of the surface emitter due to the geometry and / or arrangement of a current contact in the context of a manufacturing process of the surface emitter, it is also conceivable that the inventive means for controlling a current distribution in the active surface of the surface emitter are used dynamically, that is during the operation of the laser light source or a special surface emitter, in order - as in real time - to influence the current distribution, with the aim that the far field characteristic can be influenced to the same extent.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform weisen die Mittel zur Steuerung der Stromverteilung mehrere Stromkontakte im Bereich einer Auskoppelspiegelschicht des Oberflächenemitters auf, die jeweils an unterschiedlichen Orten in der Auskoppelspiegelschicht angeordnet sind und/oder eine unterschiedliche Geometrie und/oder Orientierung im Bezug auf die aktive Zone und/oder eine Stromapertur aufweisen. Beispielsweise können die mehreren Stromkontakte alternierend und/oder zeitlich überlappend im Sinne einer Ansteuerung des Oberflächenemitters betrieben werden, das heißt mit einem Betriebsspannungspotenzial beaufschlagt werden, um den Oberflächenemitter in an sich bekannter Weise mit Strom zu versorgen. Durch die je nach verwendetem Stromkontakt unterschiedlichen Stromdichteverteilungen in dem Oberflächenemitter ergeben sich entsprechend unterschiedliche Fernfelder. Eine gleichzeitige Ansteuerung der mehreren Stromkontakte mit gleichen oder unterschiedlichen Ansteuersignalen ist ebenfalls denkbar, um die Stromdichteverteilung und damit die Fernfeldcharakteristik des Oberflächenemitters bzw. seiner erzeugten Laserstrahlung zu beeinflussen. Durch die vorstehend beschriebene Ausführungsform kann die Fernfeldcharakteristik eines Oberflächenemitters vorteilhaft während seines Betriebs beeinflusst werden, was vorteilhaft eine dynamische Änderung der resultierenden Fernfeldcharakteristik der gesamten Laserlichtquelle erlaubt.In a particularly advantageous embodiment, the means for controlling the current distribution have a plurality of current contacts in the region of an outcoupling mirror layer of the surface emitter, which are each arranged at different locations in the Auskoppelspiegelschicht and / or a different geometry and / or orientation with respect to the active zone and / or have a current aperture. For example, the plurality of current contacts can be operated alternately and / or temporally overlapping in the sense of driving the surface emitter, that is to be acted upon by an operating voltage potential to supply the surface emitter in a conventional manner with power. By depending on the current contact used different current density distributions in the surface emitter arise correspondingly different far fields. A simultaneous control of the multiple current contacts with the same or different drive signals is also conceivable to influence the current density distribution and thus the far field characteristics of the surface emitter or its generated laser radiation. By the embodiment described above, the far-field characteristic of a surface emitter can be advantageously influenced during its operation, which advantageously allows a dynamic change of the resulting far-field characteristic of the entire laser light source.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass mindestens ein Oberflächenemitter eine Strukturierung im Auskoppelspiegel enthält, die die Abstrahlcharakteristik derart verändert, dass sich eine andere Feldcharakteristik, insbesondere Fernfeldcharakteristik, gegenüber den Emittern ohne Strukturierung ergibt.In a further advantageous embodiment it is provided that at least one Surface Emitter contains a structuring in Auskoppelspiegel, which changes the radiation characteristic such that there is a different field characteristics, in particular far field characteristics, with respect to the emitters without structuring.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass mindestens ein Oberflächenemitter eine strahlformende Optik, insbesondere eine Mikrolinse, aufweist. Dadurch können einzelne Oberflächenemitter hinsichtlich ihrer Fernfeldcharakteristik beeinflusst werden, insbesondere ohne andere, benachbarte Oberflächenemitter, gleichermaßen zu beeinflussen, wodurch sich ein weiterer Freiheitsgrad zur Beeinflussung der resultierenden Fernfeldcharakteristik der Laserlichtquelle ergibt.In a further advantageous embodiment, it is provided that at least one surface emitter has a beam-forming optical system, in particular a microlens. As a result, individual surface emitters can be influenced with regard to their far-field characteristic, in particular without influencing other adjacent surface emitters, thus resulting in a further degree of freedom for influencing the resulting far-field characteristic of the laser light source.

Insbesondere können einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform zufolge unterschiedliche Oberflächenemitter jeweils unterschiedlich ausgebildete stahlformende Optiken, insbesondere Mikrolinsen, aufweisen. Die Mikrolinsen, die den verschiedenen Oberflächenemittern der erfindungsgemäßen Laserlichtquelle zugeordnet sind, können sich beispielsweise hinsichtlich ihrer Brennweite oder sonstiger Parameter (asphärische Form, Stufenform, usw.) unterscheiden. In particular, according to a further advantageous embodiment, different surface emitters each have differently designed steel-forming optics, in particular microlenses. The microlenses which are assigned to the different surface emitters of the laser light source according to the invention can differ, for example, with regard to their focal length or other parameters (aspherical shape, step shape, etc.).

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass unterschiedliche Oberflächenemitter jeweils als Vertical Cavity Surface Emitting Laser, VCSEL, oder als Vertical External Cavity Surface Emitting Laser, VECSEL, ausgebildet sind. Durch die Vorsehung von Oberflächenemittern unterschiedlichen Typs (VCSEL, VECSEL) wird vorteilhaft ein weiterer Freiheitsgrad zur Formung der resultierenden Fernfeldcharakteristik der Laserlichtquelle geschaffen.In a further advantageous embodiment, it is provided that different surface emitters are each designed as vertical cavity surface emitting lasers, VCSELs, or as vertical external cavity surface emitting lasers, VECSELs. The provision of surface emitters of different types (VCSEL, VECSEL) advantageously provides a further degree of freedom for shaping the resulting far-field characteristic of the laser light source.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass eine Packungsdichte, die einen Abstand eines Oberflächenemitters zu mindestens einem hierzu benachbarten Oberflächenemitter in mindestens einer Dimension beschreibt, von einer Ortskoordinate des betreffenden Oberflächenemitters in Bezug auf eine Referenzkoordinate der Laserlichtquelle abhängt. Dadurch ist vorteilhaft ein weiterer Freiheitsgrad zur Formung der resultierenden Fernfeldcharakteristik der erfindungsgemäßen Laserlichtquelle gegeben.In a further advantageous embodiment, it is provided that a packing density which describes a distance of a surface emitter to at least one surface emitter adjacent thereto in at least one dimension depends on a location coordinate of the relevant surface emitter with respect to a reference coordinate of the laser light source. This advantageously provides a further degree of freedom for shaping the resulting far-field characteristic of the laser light source according to the invention.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass unterschiedliche Oberflächenemitter so relativ zueinander angeordnet sind, dass Hauptstrahlrichtungen der jeweils von ihnen emittierten Laserstrahlung nicht parallel zueinander sind. Dadurch ist vorteilhaft noch ein weiterer Freiheitsgrad bei der Überlagerung der Fernfeldcharakteristika der einzelnen Oberflächenemitter gegeben, wodurch eine weiter gesteigerte Flexibilität bei der resultierenden Fernfeldcharakteristik der Laserlichtquelle möglich ist.In a further embodiment of the invention, it is provided that different surface emitters are arranged relative to one another such that main beam directions of the respective laser radiation emitted by them are not parallel to one another. As a result, a further degree of freedom is advantageously given in the superposition of the far-field characteristics of the individual surface emitters, whereby a further increased flexibility in the resulting far-field characteristic of the laser light source is possible.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Oberflächenemitter so hinsichtlich ihrer Fernfeldcharakteristik ausgebildet und zueinander angeordnet sind, dass von der Laserlichtquelle abgegebene Laserstrahlung im Fernfeld der Laserlichtquelle über einen vorgebbaren Raumwinkelbereich, von vorzugsweise mindestens etwa 0.01·π bis etwa 0.03·π, um eine resultierende Hauptstrahlrichtung der Laserlichtquelle herum eine optische Leistung aufweist, die um weniger als 15%, vorzugsweise weniger als 10%, von einem vorgebbaren Wert für die optische Leistung abweicht. Dieser Raumwinkelbereich wird im folgenden auch als „Plateaubereich“ bezeichnet.In a further advantageous embodiment of the invention, it is provided that the surface emitters are formed with respect to their far field characteristics and arranged to each other that emitted from the laser light source laser radiation in the far field of the laser light source over a predetermined spatial angle range, preferably at least about 0.01 · π to about 0.03 · π , around a resulting main beam direction of the laser light source has an optical power that differs by less than 15%, preferably less than 10%, from a predefinable value for the optical power. This solid angle range is also referred to below as the "plateau region".

Außerhalb des Plateaubereichs fällt die Leistung einer weiteren Ausführungsform zufolge innerhalb eines zweiten Raumwinkelbereichs von weniger als etwa 10% des vorgebbaren Raumwinkelbereichs auf Null ab. Outside the plateau region, according to another embodiment, the power drops to zero within a second solid angle range of less than about 10% of the predeterminable solid angle range.

Dadurch kann beispielsweise vorteilhaft eine gesteigerte Homogenität beziehungsweise „Flachheit“ der Fernfeldcharakteristik der Laserlichtquelle in dem interessierenden Raumwinkelbereich erzielt werden, was insbesondere für die gleichmäßige Beaufschlagung einer weiteren optischen Komponente von Vorteil ist, beispielsweise für das longitudinale optische Pumpen eines Festkörperlasers. Die von der erfindungsgemäßen Laserlichtquelle bereitgestellte Strahlung mit der optimierten Fernfeldcharakteristik kann vorteilhaft auch durch eine weitere Optik, insbesondere eine Pumpoptik, auf eine zu pumpende Komponente, wie beispielsweise den Festkörperlaser, transformiert werden, wodurch sich in an sich bekannter Weise die Strahlquerschnitte der Laserstrahlung beeinflussen lassen, die Flachheit der Intensitätsverteilung jedoch nicht beeinträchtigt wird. As a result, for example, an increased homogeneity or "flatness" of the far-field characteristic of the laser light source in the solid-angle region of interest can advantageously be achieved, which is advantageous in particular for the uniform application of a further optical component, for example for the longitudinal optical pumping of a solid-state laser. The radiation with the optimized far field characteristic provided by the laser light source according to the invention can advantageously also be transformed by a further optics, in particular a pumping optics, onto a component to be pumped, such as the solid-state laser, whereby the beam cross-sections of the laser radiation can be influenced in a manner known per se However, the flatness of the intensity distribution is not affected.

Besonders vorteilhaft kann die erfindungsgemäße Laserlichtquelle einer weiteren Ausführungsform zufolge in einem Laserzündsystem für eine Brennkraftmaschine eingesetzt werden, insbesondere einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs oder eines Stationärmotors. Das Laserzündsystem weist einen Festkörperlaser zum Erzeugen von Laserzündimpulsen auf und mindestens eine erfindungsgemäße Laserlichtquelle zum optischen Pumpen des Festkörperlasers. According to a further embodiment, the laser light source according to the invention can be used particularly advantageously in a laser ignition system for an internal combustion engine, in particular an internal combustion engine of a motor vehicle or of a stationary motor. The laser ignition system has a solid-state laser for generating laser ignition pulses and at least one laser light source according to the invention for optical pumping of the solid-state laser.

Eine weitere Lösung der Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 15 gegeben. Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Oberflächenemitter mit jeweils unterschiedlicher Fernfeldcharakteristik verwendet werden, wobei die mindestens zwei Oberflächenemitter vorzugsweise gleichzeitig oder alternierend und/oder zeitlich überlappend betrieben werden, um eine gewünschte resultierende Fernfeldcharakteristik der Laserlichtquelle zu erzielen. Insbesondere bei hochfrequenten Ansteuersignalen kann mittels einer alternierenden und/oder zeitlich überlappenden Ansteuerung unterschiedlicher Oberflächenemitter, beispielsweise mittels pulsweitenmodulierter (PWM) Ansteuersignale, eine im wesentlichen stufenlose Einstellung der resultierenden Fernfeldcharakteristik der Laserlichtquelle erfolgen.A further solution of the object of the present invention is given by a method according to claim 15. The inventive method is characterized in that at least two surface emitter are used, each with different far field characteristics, wherein the at least two surface emitter preferably simultaneously or alternately and / or temporally overlapping operated to achieve a desired resulting far-field characteristic of the laser light source. In particular, in the case of high-frequency drive signals, an essentially stepless adjustment of the resulting far-field characteristic of the laser light source can take place by means of an alternating and / or time-overlapping control of different surface emitters, for example by means of pulse width modulated (PWM) drive signals.

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.Other features, applications and advantages of the invention will become apparent from the following description of embodiments of the invention, which are illustrated in the figures of the drawing. All described or illustrated features, alone or in any combination form the subject matter of the invention, regardless of their summary in the claims or their dependency and regardless of their formulation or representation in the description or in the drawing.

In der Zeichnung zeigt: In the drawing shows:

1 schematisch eine Draufsicht auf eine Laserlichtquelle gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, 1 1 is a schematic plan view of a laser light source according to an embodiment of the invention;

2a, 2b unterschiedliche Fernfeldcharakteristiken einzelner Oberflächenemitter der Laserlichtquelle gemäß 1, 2a . 2 B different far field characteristics of individual surface emitter of the laser light source according to 1 .

3 schematisch stark vergrößert einen Querschnitt eines einzelnen Oberflächenemitters gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, 3 schematically greatly enlarged a cross section of a single surface emitter according to an embodiment of the present invention,

4a, 4b Oberflächenemitter mit jeweils unterschiedlicher Stromapertur gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, 4a . 4b Surface emitter, each with different current aperture according to an embodiment of the invention,

5a, 5b schematisch jeweils eine Fernfeldcharakteristik der Oberflächenemitter aus 4a, 4b, 5a . 5b schematically each a far field characteristic of the surface emitter 4a . 4b .

6 schematisch eine Seitenansicht von Komponenten eines laserbasierten Zündsystems für eine Brennkraftmaschine mit einer Laserlichtquelle gemäß der vorliegenden Erfindung, 6 1 is a schematic side view of components of a laser-based ignition system for an internal combustion engine with a laser light source according to the present invention;

7a, 7b schematisch jeweils einen Querschnitt erfindungsgemäßer Oberflächenemitter mit jeweils unterschiedlich angeordnetem Stromkontakt, 7a . 7b each schematically a cross section of surface emitter according to the invention, each with differently arranged current contact,

8a, 8b schematisch jeweils eine Fernfeldcharakteristik der Oberflächenemitter gemäß 7a, 7b, 8a . 8b schematically each a far field characteristic of the surface emitter according to 7a . 7b .

9a, 9b jeweils einen Querschnitt eines Oberflächenemitters gemäß einer weiteren Ausführungsform in unterschiedlichen Betriebszuständen, 9a . 9b each a cross section of a surface emitter according to another embodiment in different operating states,

10a, 10b schematisch jeweils eine Fernfeldcharakteristik entsprechend den in 9a, 9b symbolisierten Betriebszuständen, 10a . 10b schematically each a far field characteristic according to the in 9a . 9b symbolized operating conditions,

11a, 11b, 11c jeweils schematisch eine Draufsicht auf eine Laserlichtquelle gemäß weiterer Ausführungsformen der Erfindung, 11a . 11b . 11c each schematically a plan view of a laser light source according to further embodiments of the invention,

12 schematisch eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform der Erfindung mit Mikrolinsen, 12 1 is a schematic side view of a further embodiment of the invention with microlenses;

13 schematisch eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform der Erfindung mit nichtkonstanter Packungsdichte von Oberflächenemittern, 13 1 is a schematic side view of another embodiment of the invention with non-constant packing density of surface emitters;

14 schematisch eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Laserlichtquelle, und 14 schematically a plan view of another embodiment of the laser light source according to the invention, and

15 schematisch eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Laserlichtquelle mit hinsichtlich ihrer Hauptstrahlrichtung jeweils unterschiedlich ausgerichteten Oberflächenemittern. 15 schematically a side view of another embodiment of the laser light source according to the invention with respect to their main beam direction respectively differently oriented surface emitters.

1 zeigt schematisch eine Draufsicht auf eine Laserlichtquelle 100 gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Die Laserlichtquelle 100 verfügt über eine Mehrzahl von Oberflächenemittern 200a, 200b, welche vorliegend in einer matrixartigen Anordnung auf einem gemeinsamen Trägerelement 300 angeordnet sind. Ebenfalls in 1 abgebildet ist eine Steuereinrichtung 400, die die Laserlichtquelle 100 mit mindestens einem Steuersignal A beaufschlagt, um eine Erzeugung von Laserstrahlung in den einzelnen Oberflächenemittern 200a, 200b in an sich bekannter Weise zu bewirken. 1 schematically shows a plan view of a laser light source 100 according to a first embodiment of the invention. The laser light source 100 has a plurality of surface emitters 200a . 200b which present in a matrix-like arrangement on a common carrier element 300 are arranged. Also in 1 Shown is a control device 400 that the laser light source 100 subjected to at least one control signal A in order to generate laser radiation in the individual surface emitters 200a . 200b effect in a conventional manner.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass mindestens zwei Oberflächenemitter 200a, 200b der Laserlichtquelle 100 so ausgebildet sind, dass sie jeweils eine unterschiedliche Fernfeldcharakteristik aufweisen. Dadurch kann vorteilhaft eine resultierende Fernfeldcharakteristik der gesamten Laserlichtquelle 100 hinsichtlich vorgebbarer Optimierungsziele beeinflusst und die Laserlichtquelle 100 optimal an ein Zielsystem angepasst werden.According to the invention, it is provided that at least two surface emitters 200a . 200b the laser light source 100 are formed so that they each have a different far field characteristic. This can advantageously a resulting far field characteristics of the entire laser light source 100 with regard to predefinable optimization targets and the laser light source 100 optimally adapted to a target system.

Beispielsweise weist der Oberflächenemitter 200a der in 1 abgebildeten Laserlichtquelle 100 eine erste Fernfeldcharakteristik FFC1 auf, wie sie in 2a schematisch angedeutet ist. Hierbei ist eine Strahlungsleistung der von dem Oberflächenemitter 200a erzeugten Laserstrahlung im Fernfeld mit dem Bezugszeichen P bezeichnet und in an sich bekannter Weise aufgetragen über einer in 2a nicht näher bezeichneten Winkelkoordinate (horizontale Achse).For example, the surface emitter 200a the in 1 pictured laser light source 100 a first far-field characteristic FFC1, as in 2a is indicated schematically. Here is a radiation power of the surface of the emitter 200a Laser radiation generated in the far field designated by the reference P and applied in a conventional manner via a in 2a unspecified angle coordinate (horizontal axis).

Im Unterschied zu der ersten Fernfeldcharakteristik FFC1 des Oberflächenemitters 200a weist der Oberflächenemitter 200b (1) die in 2b abgebildete, andersartige Fernfeldcharakteristik FFC2 auf. Ein Vergleich der Fernfeldcharakteristiken FFC1, FFC2 ergibt, dass die erste Fernfeldcharakteristik FFC1 des Oberflächenemitters 200a (1) eine im Wesentlichen gaußförmige Gestalt hat, während die Fernfeldcharakteristik FFC2 des zweiten Oberflächenemitters 200b eine „donutförmige“ Fernfeldcharakteristik hat, die im Unterschied zu der ersten Fernfeldcharakteristik FFC1 bei der Hauptstrahlrichtung (Schnitt mit der Leistungsachse P) ein lokales Minimum aufweist, das von zwei Maxima begrenzt ist.In contrast to the first far field characteristic FFC1 of the surface emitter 200a indicates the surface emitter 200b ( 1 ) in the 2 B shown, different far-field characteristic FFC2. A comparison of the far field characteristics FFC1, FFC2 shows that the first far field characteristic FFC1 of the surface emitter 200a ( 1 ) has a substantially Gaussian shape while the far field characteristic FFC2 of the second surface emitter 200b has a "donut-shaped" far field characteristic which, in contrast to the first far field characteristic FFC1 in the main beam direction (section with the power axis P) has a local minimum which is limited by two maxima.

3 zeigt schematisch eine Seitenansicht eines Oberflächenemitters 200 gemäß einer weiteren Ausführungsform in starker Vergrößerung. Der Oberflächenemitter 200 weist eine erste Reflektorschicht 202 auf, die vorliegend direkt auf dem Trägerelement 300 angeordnet ist. Die Reflektorschicht 202 kann beispielsweise als sogenannter Distributed Bragg Reflector (DBR) ausgebildet sein und besteht dementsprechend aus einem Schichtaufbau mehrerer Teilschichten mit jeweils unterschiedlichem Brechungsindex. 3 shows schematically a side view of a surface emitter 200 according to another embodiment in high magnification. The surface emitter 200 has a first reflector layer 202 on, in the present case directly on the support element 300 is arranged. The reflector layer 202 For example, it may be formed as a so-called distributed Bragg reflector (DBR) and accordingly consists of a layer structure of several partial layers each having a different refractive index.

Ferner verfügt der Oberflächenemitter 200 über eine zweite Reflektorschicht 204, welche ebenfalls als Distributed Bragg Reflector ausgebildet sein kann. Furthermore, the surface emitter has 200 over a second reflector layer 204 , which can also be designed as a Distributed Bragg Reflector.

Zwischen den Reflektorschichten 202, 204, die einen Laserresonator bilden, befindet sich eine aktive Zone 206, die in an sich bekannter Weise einen oder mehrere Quantenfilme 208 oder andere Strukturen enthalten kann, welche bei entsprechender elektrischer Anregung elektromagnetische Strahlung der gewünschten Wellenlänge erzeugen, beispielsweise Quantenpunkte, Quantendrähte. Between the reflector layers 202 . 204 , which form a laser resonator, is an active zone 206 , which in a conventional manner one or more quantum wells 208 or may contain other structures which generate electromagnetic radiation of the desired wavelength with appropriate electrical excitation, for example quantum dots, quantum wires.

Zwischen der in 3 oberen Reflektorschicht 204, die einen Auskoppelspiegel des Oberflächenemitters 200 darstellt, und der aktiven Zone 206, ist eine Stromblende 210 aus elektrisch nicht bzw. schlecht leitendem Material vorgesehen, welche eine Stromdichte beeinflusst, die sich bei der Beaufschlagung eines Stromkontakts 212 mit einem Bezugsspannungspotential durch die Steuereinrichtung 400 ergibt. 3 zeigt symbolisch die Ansteuerung des Oberflächenemitters 200 durch die Steuereinheit 400 durch die gestrichelte Linie, welche einem Ansteuersignal A entspricht. Between the in 3 upper reflector layer 204 which has a coupling-out mirror of the surface emitter 200 represents, and the active zone 206 , is a current stop 210 is provided from electrically non or poorly conductive material, which influences a current density, resulting from the application of a current contact 212 with a reference voltage potential by the controller 400 results. 3 symbolically shows the activation of the surface emitter 200 through the control unit 400 by the dashed line, which corresponds to a drive signal A.

Insbesondere kann die Stromdichte in dem Bereich der aktiven Zone 206 und damit auch im Bereich des Quantenfilms 208 durch die Öffnungsbreite 210a beziehungsweise generell Öffnungsform der Stromblende 210 beeinflusst werden. Dies wirkt sich in der Regel auch auf das von dem Oberflächenemitter 200 erzeugte Fernfeld beziehungsweise die entsprechende Fernfeldcharakteristik der Laserstrahlung L aus. Dieser Effekt wird erfindungsgemäß vorteilhaft ausgenutzt, um mehrere Oberflächenemitter mit jeweils unterschiedlicher Fernfeldcharakteristik FFC1, FFC2 (2a, 2b) herzustellen. Der Öffnungsbereich 210b der Stromblende 210, der die Fernfeldcharakteristik des Oberflächenemitters 200 beeinflusst, wird auch als Stromapertur 210b bezeichnet.In particular, the current density in the region of the active zone 206 and thus also in the area of quantum film 208 through the opening width 210a or generally opening shape of the current diaphragm 210 to be influenced. This usually also affects that of the surface emitter 200 generated far field or the corresponding far field characteristic of the laser radiation L from. This effect is advantageously utilized according to the invention to produce a plurality of surface emitters, each with different far field characteristics FFC1, FFC2 (FIG. 2a . 2 B ). The opening area 210b the current shutter 210 , the far field characteristic of the surface emitter 200 is also called a current aperture 210b designated.

4a zeigt eine Ausführungsform eines Oberflächenemitters 200a, der eine Stromblende 210’ mit einer verhältnismäßig kleinen Stromapertur aufweist. Die maximale Öffnungsweite b1 der Stromapertur bewirkt das in 5a schematisch abgebildete, in etwa gaußförmige Fernfeld beziehungsweise die entsprechende Fernfeldcharakteristik FFC1 der Laserstrahlung L. 4a shows an embodiment of a surface emitter 200a that has a current stop 210 ' having a relatively small current aperture. The maximum opening width b1 of the current aperture effects the in 5a schematically depicted, approximately Gaussian far field or the corresponding far field characteristic FFC1 of the laser radiation L.

Im Unterschied hierzu weist der in 4b ebenfalls in Seitenansicht abgebildete Oberflächenemitter 200b – bei ansonsten vergleichbarem Aufbau – eine Stromblende 210’’ auf, welche eine größere Stromapertur besitzt. Die maximale Öffnungsweite b2 der Stromapertur der Stromblende 210’’ gemäß 4b ist etwa 50% größer als die maximale Öffnungsweite b1 der Stromapertur der Stromblende 210’ des Oberflächenemitters 200a aus 4a.In contrast to this, the in 4b also shown in side view surface emitter 200b - With otherwise comparable structure - a current diaphragm 210 '' on, which has a larger current aperture. The maximum opening width b2 of the current aperture of the current aperture 210 '' according to 4b is about 50% larger than the maximum opening width b1 of the current aperture of the current aperture 210 ' of the surface emitter 200a out 4a ,

Bei dem Oberflächenemitter 200b gemäß 4b ergibt sich dementsprechend eine von der Gaußform (5a) abweichende Fernfeldcharakteristik FFC2, die in 5b schematisch abgebildet ist.In the surface emitter 200b according to 4b Accordingly, one of the Gaussian forms ( 5a ) deviating far field characteristic FFC2, which in 5b is shown schematically.

Durch entsprechende Kombination und räumliche Anordnung eines oder mehrerer Oberflächenemitter des Typs 200a bzw. 200b auf dem Trägerelement 300 (1) kann vorteilhaft eine gewünschte, resultierende Fernfeldcharakteristik der Laserlichtquelle 100 bereitgestellt werden. Insbesondere können die einzelnen Oberflächenemitter 200a, 200b so relativ zueinander angeordnet und/oder ausgerichtet werden, dass sich ein resultierendes Fernfeld für die Laserlichtquelle 100 mit einer verhältnismäßig homogenen Intensitätsverteilung über einen vorgebbaren Raumwinkelbereich einstellt.By appropriate combination and spatial arrangement of one or more surface emitter of the type 200a respectively. 200b on the carrier element 300 ( 1 ) may advantageously have a desired resultant far-field characteristic of the laser light source 100 to be provided. In particular, the individual surface emitters 200a . 200b be arranged and / or aligned relative to each other so that there is a resulting far field for the laser light source 100 with a relatively homogeneous intensity distribution over a predefinable solid angle range adjusts.

6 zeigt schematisch eine Seitenansicht von Komponenten eines laserbasierten Zündsystems 1000 für eine Brennkraftmaschine, beispielsweise eines Kraftfahrzeugs oder eines stationären Großgasmotors oder dergleichen. 6 schematically shows a side view of components of a laser-based ignition system 1000 for an internal combustion engine, for example a motor vehicle or a stationary large gas engine or the like.

Das Laserzündsystem 1000 weist eine erfindungsgemäße Laserlichtquelle 100 mit unterschiedlich ausgebildeten Oberflächenemittern 200a, 200b auf, welche entsprechend unterschiedliche Fernfeldcharakteristiken FFC1, FFC2 (5a, 5b) aufweisen. The laser ignition system 1000 has a laser light source according to the invention 100 with differently designed surface emitters 200a . 200b correspondingly different far-field characteristics FFC1, FFC2 ( 5a . 5b ) exhibit.

Die von der Laserlichtquelle 100 insgesamt erzeugte Laserstrahlung L1, welche eine Überlagerung der Laserstrahlung L der einzelnen Oberflächenemitter 200a, 200b ist mit ihren unterschiedlichen Fernfeldcharakteristiken FFC1, FFC2 ist, wird durch eine Fokussieroptik 500, welche in 6 als bikonvexe Linse angedeutet ist, auf den Festkörperlaser 600 gebündelt, wodurch vorteilhaft eine Anpassung des Strahlquerschnitts der Laserstrahlung L1 der Laserlichtquelle 100 an die üblicherweise wesentlich kleinere Stirnfläche 602 des Festkörperlasers 600 realisiert wird. Mit dem Bezugszeichen 604 ist ein Pumpstrahlprofil in dem Festkörperlaser 600 angedeutet, wie es durch die Beaufschlagung des Festkörperlasers 600 mit der durch die Pumpoptik 500 transformierten Laserstrahlung L1 der Laserlichtquelle 100 erzielt wird. Aufgrund der in 6 schematisch abgebildeten Anordnung der einzelnen, voneinander verschiedenen Oberflächenemitter 200a, 200b der Laserlichtquelle 100 auf dem Trägerelement 300 ergibt sich, wie aus dem Pumpprofil 604 ersichtlich, eine besonders homogene Intensitätsverteilung der Laserstrahlung L1 im Bereich der Stirnfläche 602 des Festkörperlasers 600. Dadurch ist vorteilhaft ein effizientes – vorliegend longitudinales – optisches Pumpen des Festkörperlasers 600 möglich, wodurch besonders energiereiche Laserzündimpulse LZ mit hoher Strahlqualität erhalten werden. Besonders vorteilhaft sind die einzelnen Oberflächenemitter 200a, 200b der Laserlichtquelle 100 so hinsichtlich ihrer Fernfeldcharakteristik FFC1, FFC2 (2a, 2b) ausgebildet und zueinander angeordnet, dass die von der Laserlichtquelle 100 abgegebene Laserstrahlung L1 in dem Fernfeld der Laserlichtquelle 100 über einen vorgebbaren Raumwinkelbereich Ω von vorzugsweise mindestens etwa 0.01·π bis etwa 0.03·π um eine resultierende Hauptstrahlrichtung HR der Laserlichtquelle 100 herum eine optische Leistung aufweist, die um weniger als 15%, vorzugsweise weniger als 10%, von einem vorgebbaren Wert für die optische Leistung abweicht. The of the laser light source 100 Total generated laser radiation L1, which is a superposition of the laser radiation L of the individual surface emitter 200a . 200b is with their different far field characteristics FFC1, FFC2, is through a focusing optics 500 , what a 6 As a biconvex lens is indicated on the solid state laser 600 bundled, which advantageously provides an adjustment of the beam cross section of the laser radiation L1 of the laser light source 100 to the usually much smaller face 602 of the solid-state laser 600 is realized. With the reference number 604 is a pump beam profile in the solid-state laser 600 as indicated by the application of the solid-state laser 600 with the through the pump optics 500 transformed laser radiation L1 of the laser light source 100 is achieved. Due to the in 6 schematically illustrated arrangement of the individual, different from each other surface emitter 200a . 200b the laser light source 100 on the carrier element 300 arises as from the pumping profile 604 a particularly homogeneous intensity distribution of the laser radiation L1 in the region of the end face 602 of the solid-state laser 600 , As a result, an efficient - in the present case longitudinal - optical pumping of the solid-state laser is advantageous 600 possible, whereby particularly high-energy laser ignition pulses LZ are obtained with high beam quality. Particularly advantageous are the individual surface emitters 200a . 200b the laser light source 100 thus with regard to their far field characteristics FFC1, FFC2 ( 2a . 2 B ) are formed and arranged to each other, that of the laser light source 100 emitted laser radiation L1 in the far field of the laser light source 100 over a predefinable solid angle range Ω of preferably at least about 0.01 · π to about 0.03 · π about a resulting main beam direction HR of the laser light source 100 has an optical power that differs by less than 15%, preferably less than 10%, from a predefinable value for the optical power.

Außerhalb des Plateaubereichs fällt die Leistung einer weiteren Ausführungsform zufolge innerhalb eines zweiten Raumwinkelbereichs von weniger als etwa 10% des vorgebbaren Raumwinkelbereichs auf Null ab. Outside the plateau region, according to another embodiment, the power drops to zero within a second solid angle range of less than about 10% of the predeterminable solid angle range.

7a zeigt schematisch eine Seitenansicht eines Oberflächenemitters 200c gemäß einer weiteren Ausführungsform. Der Oberflächenemitter 200c weist einen Stromkontakt 212’ auf, der beispielsweise im Wesentlichen Kreisringgeometrie besitzt und auf einer in 7a oberen Außenfläche des Auskoppelspiegels 204 (3) angeordnet ist, um in an sich bekannter Weise dem Oberflächenemitter 200c elektrische Energie zuzuführen. Speziell weist der Stromkontakt 212’ vorliegend einen ersten Abstand d1 von der Stromblende 210 auf, so dass sich eine von dem ersten Abstand d1 abhängige Stromdichteverteilung in der aktiven Zone 206 ergibt. Die Stromapertur der Stromblende 210 des Oberflächenemitters 200c gemäß 7a weist eine maximale Öffnungsweite b3 auf. 7a shows schematically a side view of a surface emitter 200c according to a further embodiment. The surface emitter 200c has a current contact 212 ' on, for example, has essentially circular geometry and on an in 7a upper outer surface of the coupling-out mirror 204 ( 3 ) is arranged to the surface emitter in a conventional manner 200c to supply electrical energy. Specifically, the current contact 212 ' in the present case, a first distance d1 from the current diaphragm 210 on, so that a dependent of the first distance d1 current density distribution in the active zone 206 results. The current aperture of the current stop 210 of the surface emitter 200c according to 7a has a maximum opening width b3.

7b zeigt eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform 200d eines erfindungsgemäßen Oberflächenemitters. Der Oberflächenemitter 200d gemäß 7b weist eine Stromblende mit derselben Öffnungsweite b3 auf, wie der Oberflächenemitter 200c gemäß 7a. Im Unterschied zu dem Oberflächenemitter 200c der 7a weist der Oberflächenemitter 200d gemäß 7b jedoch einen Stromkontakt 212‘‘ auf, der um einen zweiten Abstand d2 von der Stromblende 210 beabstandet ist. Das bedeutet, der Abstand zwischen dem Stromkontakt 212’’ und der Stromblende 210 ist bei dem Oberflächenemitter 200d geringer als bei dem Oberflächenemitter 200c gemäß 7a. Dies bewirkt wiederum eine Veränderung der Stromdichteverteilung in der aktiven Zone 206 bei dem Betrieb des erfindungsgemäßen Oberflächenemitters 200d derart, dass sich die in 8b schematisch abgebildete Fernfeldcharakteristik FFC4 einstellt. Diese Fernfeldcharakteristik FFC4 besitzt zwei ausgeprägte Maxima, während die Fernfeldcharakteristik FFC3 (8a) des Oberflächenemitters 200c im wesentlichen Gaußform aufweist. 7b shows a side view of another embodiment 200d a surface emitter according to the invention. The surface emitter 200d according to 7b has a current orifice with the same opening width b3 as the surface emitter 200c according to 7a , Unlike the surface emitter 200c of the 7a indicates the surface emitter 200d according to 7b however, a current contact 212 '' on, by a second distance d2 from the current stop 210 is spaced. That means the distance between the power contact 212 '' and the current shutter 210 is at the surface emitter 200d less than the surface emitter 200c according to 7a , This in turn causes a change in the current density distribution in the active zone 206 in the operation of the surface emitter according to the invention 200d such that the in 8b schematically depicted far field characteristic FFC4 sets. This far field characteristic FFC4 has two pronounced maxima, while the far field characteristic FFC3 (FIG. 8a ) of the surface emitter 200c has substantially Gaussian shape.

9a zeigt schematisch eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform 200e des erfindungsgemäßen Oberflächenemitters. Der Oberflächenemitter 200e weist vorliegend zwei Stromkontakte 212a, 212b auf, die jeweils im Wesentlichen etwa kreisringförmig ausgebildet und auf einer in 9a oberen Außenfläche entsprechend gestufter Bereiche des Auskoppelspiegels angeordnet sind. Je nachdem, über welchen der Stromkontakte 212a, 212b der Oberflächenemitter 200e mit elektrischer Energie für den Laserbetrieb versorgt wird, stellt sich eine unterschiedliche Stromdichteverteilung in dem Auskoppelspiegel und in der daran angrenzenden aktiven Zone 206 ein, so dass der Quantenfilm, der in der aktiven Zone 206 angeordnet ist, in jeweils unterschiedlicher Weise mit elektrischer Energie beaufschlagt wird. Daraus resultiert wiederum eine unterschiedliche Fernfeldcharakteristik FFC5 (10a) für den Betrieb des Oberflächenemitters 200e mit elektrischer Versorgung über den ersten Stromkontakt 212a (Ansteuerung A1), und für den Betrieb des Oberflächenemitters 200e, 200f mit elektrischer Versorgung über den zweiten Stromkontakt 212b (Ansteuerung A2) (9b), bei dem sich wiederum eine etwa donutförmige Fernfeldcharakteristik FFC6 (10b) einstellt. 9a schematically shows a side view of another embodiment 200e of the surface emitter of the invention. The surface emitter 200e has two current contacts in the present case 212a . 212b each formed substantially circular in shape and on an in 9a upper outer surface correspondingly stepped portions of the Auskoppelspiegel are arranged. Depending on which of the power contacts 212a . 212b the surface emitter 200e is supplied with electrical energy for laser operation, a different current density distribution in the Auskoppelspiegel and in the adjacent active zone 206 one, leaving the quantum film in the active zone 206 is arranged, is acted upon in different ways with electrical energy. This in turn results in a different far field characteristic FFC5 ( 10a ) for the operation of the surface emitter 200e with electrical supply via the first current contact 212a (Control A1), and for the operation of the surface emitter 200e . 200f with electrical supply via the second current contact 212b (Control A2) ( 9b ), which in turn an approximately donut-shaped far field characteristic FFC6 ( 10b ).

Besonders vorteilhaft kann demnach durch alternierendes Betreiben des Oberflächenemitters 200e über einen jeweiligen Stromkontakt 212a, 212b jeweils eine unterschiedliche Fernfeldcharakteristik FFC5, FFC6 erzielt werden. Dies erlaubt eine dynamische Einstellung des Fernfeldes des Oberflächenemitters 200e, also eine Beeinflussung des Fernfeldes während des Betriebs des Oberflächenemitters 200e. Unterschiedliche Oberflächenemitter 200e, 200f können an sich auch mit identischer Struktur, aber derart unterschiedlich verschaltet mit der Ansteuereinheit 400 vorgesehen sein, dass sie bzw. ihre Stromkontakte 212a, 212b jeweils komplementär zueinander ansteuerbar sind.Accordingly, it can be particularly advantageous by alternately operating the surface emitter 200e via a respective current contact 212a . 212b in each case a different far-field characteristic FFC5, FFC6 can be achieved. This allows dynamic adjustment of the far field of the surface emitter 200e , ie influencing the far field during the operation of the surface emitter 200e , Different surface emitters 200e . 200f can in themselves with identical structure, but so differently interconnected with the drive unit 400 be provided that they or their power contacts 212a . 212b each complementary to each other can be controlled.

Durch die Vorsehung eines oder mehrerer Oberflächenemitter des in 9a, 9b abgebildeten Typs kann somit zusätzlich zu der Ausnutzung der fertigungsbedingten Freiheitsgrade eine dynamische Anpassung der Fernfeldcharakteristik der Laserlichtquelle 100 (1) erzielt werden.By providing one or more surface emitters of the in 9a . 9b Thus, in addition to exploiting the manufacturing-related degrees of freedom, a dynamic adaptation of the far-field characteristic of the laser light source can be performed 100 ( 1 ) be achieved.

Weitere Freiheitsgrade für die Fernfeldcharakteristik der einzelnen Emitter 200e, 200f sind durch unterschiedliche Wahl der Geometrie bzw. Anordnung der Stromkontakte 212a, 212b (vgl. Abstände d3, d4 zur Stromblende in 9a) erzielbar.Further degrees of freedom for the far field characteristic of the individual emitters 200e . 200f are by different choice of geometry or arrangement of the power contacts 212a . 212b (See distances d3, d4 to the current in 9a ) achievable.

Es ist ferner denkbar, dass die beiden Stromkontakte 212a, 212b (9a) des Oberflächenemitters 200e gleichzeitig mit unterschiedlichen Bezugsspannungspotenzialen oder auch mit demselben Bezugsspannungspotenzial verbunden werden, um weitere Stromdichteverteilungen in der aktiven Zone 206 und dem darin angeordneten Quantenfilm zu bewirken, was wiederum auf unterschiedliche Fernfeldcharakteristiken führt.It is also conceivable that the two power contacts 212a . 212b ( 9a ) of the surface emitter 200e be connected simultaneously with different reference voltage potentials or with the same reference voltage potential to further current density distributions in the active zone 206 and the quantum film disposed therein, which in turn leads to different far-field characteristics.

Die Vorsehung von mehr als zwei Stromkontakten 212a, 212b, die sich hinsichtlich ihrer Beabstandung von der Stromblende bzw. der aktiven Zone 206 und/oder Ausrichtung in der Auskoppelspiegelschicht unterscheiden, ist ebenfalls denkbar.The providence of more than two power contacts 212a . 212b which differ in terms of their spacing from the current or active zone 206 and / or differentiate alignment in the Auskoppelspiegelschicht is also conceivable.

11a zeigt schematisch eine Draufsicht auf eine Laserlichtquelle gemäß einer weiteren Ausführungsform. Die Laserlichtquelle gemäß 11a verfügt insgesamt über 36 Oberflächenemitter, wobei zwei Gruppen G1, G2 von Oberflächenemittern jeweils 9 Oberflächenemitter des unter Bezugnahme auf 4a beschriebenen Typs 200a aufweisen. Die weiteren Emittergruppen G3, G4 weisen Oberflächenemitter vom Typ 200b auf, wie sie unter Bezugnahme auf 4b beschrieben worden sind. 11a schematically shows a plan view of a laser light source according to another embodiment. The laser light source according to 11a has a total of 36 surface emitters, with two groups G1, G2 of surface emitters each having 9 surface emitters of reference to 4a described type 200a exhibit. The further emitter groups G3, G4 have surface emitters of the type 200b on how they referring to 4b have been described.

Analog zu der Ausführungsform gemäß 1 sind auch bei der Ausführungsform gemäß 11a alle Oberflächenemitter 200a, 200b auf einem gemeinsamen Trägerelement 300 angeordnet.Analogous to the embodiment according to FIG 1 are also in the embodiment according to 11a all surface emitters 200a . 200b on a common carrier element 300 arranged.

Durch die in 11a abgebildete Konfiguration wird eine resultierende Feldcharakteristik der Laserlichtquelle 100a erreicht, die sich aus der Superposition der einzelnen Fernfeldcharakteristiken der Oberflächenemitter 200a, 200b ergibt. Insbesondere hängt die resultierende Feldcharakteristik von den einzelnen Typen der Oberflächenemitter 200a, 200b ab, zusätzlich jedoch auch von deren räumlicher Anordnung auf dem Trägerelement 300. By the in 11a The configuration shown becomes a resulting field characteristic of the laser light source 100a achieved from the superposition of the individual far-field characteristics of the surface emitter 200a . 200b results. In particular, the resulting field characteristic depends on the individual types of surface emitter 200a . 200b but in addition to their spatial arrangement on the support element 300 ,

11b zeigt eine Draufsicht auf eine Laserlichtquelle 100b gemäß einer weiteren Ausführungsform. Die Laserlichtquelle 100b verfügt ebenfalls über Oberflächenemitter 200a, 200b, die vorliegend jedoch alternierend sowohl in den Zeilen Z1, Z2, .. als auch den Spalten S1, S2, .. der Matrixanordnung gemäß 11b angeordnet sind. Das bedeutet, entlang einer in 11b horizontalen Ortskoordinate x folgen alternierend aufeinander Oberflächenemitter des Typs 200a, 200b. Dasselbe gilt für die weitere, in 11b vertikale Ortskoordinate y. 11b shows a plan view of a laser light source 100b according to a further embodiment. The laser light source 100b also has surface emitter 200a . 200b in the present case, however, alternately both in the rows Z1, Z2, .. and the columns S1, S2, .. the matrix arrangement according to 11b are arranged. That means along an in 11b horizontal spatial coordinates x follow one another surface emitter of the type 200a . 200b , The same applies to the others, in 11b vertical location coordinate y.

11c zeigt eine Draufsicht auf eine Lasereinrichtung 100c gemäß einer weiteren Ausführungsform. Eine erste Emittergruppe G1' weist Oberflächenemitter des Typs 200b auf, während die restlichen Oberflächenemitter 200a im Wesentlichen matrixförmig die erste Gruppe G1' umgebend angeordnet sind. 11c shows a plan view of a laser device 100c according to a further embodiment. A first emitter group G1 'has surface emitters of the type 200b on while the remaining surface emitters 200a substantially matrix-shaped, the first group G1 'are arranged surrounding.

Die in den 11a bis 11c beispielhaft abgebildeten Konfigurationen unterschiedlicher Typen von Oberflächenemittern 200a, 200b ermöglichen jeweils die Einstellung unterschiedlicher resultierender Fernfeldcharakteristiken für die betreffenden Laserlichtquellen 100a, 100b, 100c.The in the 11a to 11c exemplified configurations of different types of surface emitters 200a . 200b each allow the setting of different resulting far-field characteristics for the respective laser light sources 100a . 100b . 100c ,

Weitere räumliche Kombinationen von Emittern sind ebenfalls denkbar. Insbesondere ist auch die Verwendung von mehr als zwei jeweils unterschiedlichen Emittertypen 200a, 200b, 200c, .. entsprechend den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen zur Ausbildung einer Laserlichtquelle denkbar.Further spatial combinations of emitters are also conceivable. In particular, the use of more than two different types of emitter 200a . 200b . 200c , .. According to the embodiments described above for forming a laser light source conceivable.

12 zeigt schematisch eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Laserlichtquelle 100. Auf einem Trägerelement 300 sind Oberflächenemitter 200g, 200h angeordnet, welchen jeweils Mikrolinsen 220', 220'' zugeordnet sind, die in an sich bekannter Weise eine Formung des von den Oberflächenemittern 200g, 200h erzeugten Fernfelds bzw. des Fernfelds ihrer Laserstrahlung bewirken. Besonders vorteilhaft weisen die den einzelnen Oberflächenemittern 200g, 200h zugeordneten Mikrolinsen 220', 220'' jeweils unterschiedliche optische Eigenschaften (Brennweite, Oberflächenform) auf. 12 schematically shows a side view of another embodiment of a laser light source according to the invention 100 , On a support element 300 are surface emitters 200 g . 200h arranged, which in each case microlenses 220 ' . 220 '' are assigned, in a conventional manner, a shaping of the surface emitters 200 g . 200h caused far field or the far field of their laser radiation. Particularly advantageous are the individual surface emitters 200 g . 200h associated microlenses 220 ' . 220 '' each have different optical properties (focal length, surface shape).

13 zeigt schematisch eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform 100 der erfindungsgemäßen Lasereinrichtung. Auf dem Trägerelement 300 sind mehrere Oberflächenemitter 200i entlang der in 13 vertikal verlaufenden Ortskoordinate y angeordnet, wobei ein Abstand zwischen einander benachbarten Oberflächenemittern 200i seinerseits abhängig ist von der Ortskoordinate y, beispielsweise in Bezug auf eine Referenzkoordinate y0 des Trägerelements 300, sodass sich eine nichtkonstante Packungsdichte ergibt. Dadurch ist vorteilhaft ein weiterer Freiheitsgrad für die resultierende Fernfeldcharakteristik der Laserlichtquelle 100 gegeben. Eine Variation der Packungsdichte entlang einer anderen Ortskoordinate auf der Oberfläche des Trägerelements 300 ist ebenso denkbar wie die Kombination der nichtkonstanten Packungsdichte mit unterschiedlichen Emittertypen 200a, 200b, .. 13 schematically shows a side view of another embodiment 100 the laser device according to the invention. On the carrier element 300 are multiple surface emitters 200i along the in 13 vertically extending location coordinate y, wherein a distance between adjacent surface emitters 200i in turn is dependent on the location coordinate y, for example with respect to a reference coordinate y0 of the carrier element 300 so that a non-constant packing density results. This advantageously provides a further degree of freedom for the resulting far-field characteristic of the laser light source 100 given. A variation of the packing density along another location coordinate on the surface of the carrier element 300 is just as conceivable as the combination of the non-constant packing density with different emitter types 200a . 200b , ..

14 zeigt schematisch eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Laserlichtquelle. Auf einem Trägerelement 300 sind Oberflächenemitter 200j, 200k unterschiedlichen Typs reihenweise angeordnet, wobei die in 14 vertikal aufeinanderfolgenden Reihen jeweils zueinander versetzt sind. 14 schematically shows a plan view of a further embodiment of a laser light source according to the invention. On a support element 300 are surface emitters 200j . 200k arranged in rows of different types, the in 14 vertically successive rows are offset from each other.

15 zeigt schematisch eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lasereinrichtung, bei der mehrere Oberflächenemitter 200l, 200m, 200n jeweils so auf dem Trägerelement 300 angeordnet sind, dass ihre Hauptstrahlrichtung bzw. die Hauptstrahlrichtung H1, H2, H3 der von ihnen erzeugten Laserstrahlung jeweils nicht parallel sind zueinander, wodurch noch weitere Freiheitsgrade für die Erzielung einer gewünschten resultierenden Fernfeldcharakteristik gegeben sind. 15 schematically shows a side view of another embodiment of the laser device according to the invention, in which a plurality of surface emitters 200l . 200m . 200n in each case on the carrier element 300 are arranged so that their main beam direction and the main beam direction H1, H2, H3 of the laser radiation generated by them are not parallel to each other, whereby even more degrees of freedom for achieving a desired resulting far field characteristics are given.

Die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen sind auch untereinander kombinierbar.The embodiments described above can also be combined with one another.

Die Anwendung des erfindungsgemäßen Prinzips ist vorteilhaft nicht auf die Fernfeldcharakteristik FFC1 der Oberflächenemitter 200 bzw. der Laserlichtquelle 100 begrenzt. Vielmehr kann das Prinzip der Vorsehung mehrerer Emitter mit unterschiedlicher Feldcharakteristik auch auf das Nahfeld (nicht gezeigt) oder einen Übergangsbereich zwischen Nah- und Fernfeld angewandt werden. Je nach Ausgestaltung der Erfindung sind daher mindestens zwei Oberflächenemitter 200a, 200b so ausgebildet, dass sie jeweils eine unterschiedliche Feldcharakteristik, aufweisen. Bei der unterschiedlichen Feldcharakteristik kann es sich um eine Nahfeldcharakteristik und/oder eine Fernfeldcharakteristik sowie generell die gesamte Feldcharakteristik der von den betreffenden Emittern erzeugten Laserstrahlung handeln.The application of the principle according to the invention is advantageously not based on the far-field characteristic FFC1 of the surface emitter 200 or the laser light source 100 limited. Rather, the principle of providing multiple emitters having different field characteristics can also be applied to the near field (not shown) or a transition region between the near and far fields. Depending on the embodiment of the invention, therefore, at least two surface emitters 200a . 200b designed so that they each have a different field characteristics. The different field characteristics may be a near-field characteristic and / or a far field characteristic as well as generally the entire field characteristic of the laser radiation generated by the relevant emitters.

Claims (15)

Laserlichtquelle (100) mit einer Mehrzahl von Oberflächenemittern (200, 200a, 200b, ..), wobei jeder Oberflächenemitter (200a, 200b, ..) dazu ausgebildet ist, Laserstrahlung (L) mit einer vorgebbaren Feldcharakteristik, insbesondere Fernfeldcharakteristik (FFC1, FFC2), zu erzeugen, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Oberflächenemitter (200a, 200b) so ausgebildet sind, dass sie jeweils eine unterschiedliche Feldcharakteristik, insbesondere Fernfeldcharakteristik (FFC1, FFC2), aufweisen.Laser light source ( 100 ) having a plurality of surface emitters ( 200 . 200a . 200b , ..), each surface emitter ( 200a . 200b , ..) is designed to generate laser radiation (L) with a predefinable field characteristic, in particular far field characteristic (FFC1, FFC2), characterized in that at least two surface emitters ( 200a . 200b ) are formed so that they each have a different field characteristic, in particular far field characteristic (FFC1, FFC2). Laserlichtquelle (100) nach Anspruch 1, wobei alle Oberflächenemitter (200, 200a, 200b, ..) auf einem gemeinsamen Trägerelement (300) angeordnet und/oder mittels mindestens eines Ansteuersignals (A) gleichzeitig und/oder zeitlich überlappend bzw. versetzt zueinander ansteuerbar sind.Laser light source ( 100 ) according to claim 1, wherein all surface emitters ( 200 . 200a . 200b ..) on a common carrier element ( 300 ) and / or by means of at least one control signal (A) at the same time and / or temporally overlapping or offset from each other can be controlled. Laserlichtquelle (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei mindestens zwei Oberflächenemitter (200a, 200b) eine jeweils unterschiedlich ausgebildete Stromapertur (210b) aufweisen, wobei insbesondere eine Öffnungsfläche und/oder Öffnungsform der Stromapertur (210b) unterschiedlich ist.Laser light source ( 100 ) according to one of the preceding claims, wherein at least two surface emitters ( 200a . 200b ) a differently shaped current aperture ( 210b ), wherein in particular an opening area and / or opening shape of the current aperture ( 210b ) is different. Laserlichtquelle (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei mindestens zwei Oberflächenemitter (200c, 200d) jeweils eine unterschiedliche Anordnung einer Stromapertur (210b) relativ zu einem Stromkontakt (212‘, 212‘‘) im Bereich eines Auskoppelspiegels (204) des Oberflächenemitters (200c, 200d) aufweisen.Laser light source ( 100 ) according to one of the preceding claims, wherein at least two surface emitters ( 200c . 200d ) each have a different arrangement of a current aperture ( 210b ) relative to a current contact ( 212 ' . 212 '' ) in the region of a coupling-out mirror ( 204 ) of the surface emitter ( 200c . 200d ) exhibit. Laserlichtquelle (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei mindestens zwei Oberflächenemitter jeweils mindestens einen unterschiedlich geformten Stromkontakt (212) aufweisen.Laser light source ( 100 ) according to one of the preceding claims, wherein at least two surface emitters each have at least one differently shaped current contact ( 212 ) exhibit. Laserlichtquelle (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei mindestens ein Oberflächenemitter (200e, 200f) Mittel (212a, 212b, 400) zur Steuerung einer Stromverteilung im Bereich einer aktiven Zone (206) des Oberflächenemitters (200e, 200f) aufweist.Laser light source ( 100 ) according to any one of the preceding claims, wherein at least one surface emitter ( 200e . 200f ) Medium ( 212a . 212b . 400 ) for controlling a current distribution in the region of an active zone ( 206 ) of the surface emitter ( 200e . 200f ) having. Laserlichtquelle (100) nach Anspruch 6, wobei die Mittel zur Steuerung der Stromverteilung mehrere Stromkontakte (212a, 212b) im Bereich einer Auskoppelspiegelschicht (204) aufweisen, die jeweils an unterschiedlichen Orten in der Auskoppelspiegelschicht (204) angeordnet sind und/oder eine unterschiedliche Geometrie und/oder Orientierung im Bezug auf die aktive Zone (206) und/oder eine Stromapertur (210b) aufweisen. Laser light source ( 100 ) according to claim 6, wherein the means for controlling the current distribution comprises a plurality of current contacts ( 212a . 212b ) in the region of a coupling-out mirror layer ( 204 ), each at different locations in the Auskoppelspiegelschicht ( 204 ) and / or a different geometry and / or orientation in the Relating to the active zone ( 206 ) and / or a current aperture ( 210b ) exhibit. Laserlichtquelle (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei mindestens ein Oberflächenemitter (200g, 200h) eine strahlformende Optik, insbesondere eine Mikrolinse (220‘, 220‘‘), aufweist.Laser light source ( 100 ) according to any one of the preceding claims, wherein at least one surface emitter ( 200 g . 200h ) a beam-shaping optics, in particular a microlens ( 220 ' . 220 '' ), having. Laserlichtquelle (100) nach Anspruch 8, wobei unterschiedliche Oberflächenemitter (200g, 200h) jeweils unterschiedlich ausgebildete strahlformende Optiken, insbesondere Mikrolinsen (220‘, 220‘‘), aufweisen.Laser light source ( 100 ) according to claim 8, wherein different surface emitters ( 200 g . 200h ) each differently formed beam-forming optics, in particular microlenses ( 220 ' . 220 '' ), exhibit. Laserlichtquelle (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei unterschiedliche Oberflächenemitter (200j, 200k) jeweils als vertical cavity surface emitting laser, VCSEL, (200j) oder als vertical external cavity surface emitting laser, VECSEL, (200k) ausgebildet sind.Laser light source ( 100 ) according to any one of the preceding claims, wherein different surface emitters ( 200j . 200k ) each as vertical cavity surface emitting laser, VCSEL, ( 200j ) or as a vertical external cavity surface emitting laser, VECSEL, ( 200k ) are formed. Laserlichtquelle (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei eine Packungsdichte, die einen Abstand eines Oberflächenemitters (200i) zu mindestens einem hierzu benachbarten Oberflächenemitter (200i) in mindestens einer Dimension beschreibt, von einer Ortskoordinate (y) des betreffenden Oberflächenemitters (200i) in Bezug auf eine Referenzkoordinate (y0) der Laserlichtquelle (100) abhängt.Laser light source ( 100 ) according to any one of the preceding claims, wherein a packing density which is a distance of a surface emitter ( 200i ) to at least one surface emitter adjacent thereto ( 200i ) in at least one dimension, from a location coordinate (y) of the surface emitter in question ( 200i ) with respect to a reference coordinate (y0) of the laser light source ( 100 ) depends. Laserlichtquelle (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei unterschiedliche Oberflächenemitter (200l, 200m, 200n) so relativ zueinander angeordnet sind, dass Hauptstrahlrichtungen (H1, H2, H3) der von ihnen emittierten Laserstrahlung nicht parallel zueinander sind.Laser light source ( 100 ) according to any one of the preceding claims, wherein different surface emitters ( 200l . 200m . 200n ) are arranged relative to one another such that main beam directions (H1, H2, H3) of the laser radiation emitted by them are not parallel to one another. Laserlichtquelle (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Oberflächenemitter so hinsichtlich ihrer Fernfeldcharakteristik (FFC1, FFC2, ..) ausgebildet und zueinander angeordnet sind, dass von der Laserlichtquelle (100) abgegebene Laserstrahlung (L1) im Fernfeld der Laserlichtquelle (100) über einen vorgebbaren Raumwinkelbereich, von vorzugsweise mindestens etwa 0.01·π bis etwa 0.03·π, um eine resultierende Hauptstrahlrichtung (HR) der Laserlichtquelle (100) herum eine optische Leistung aufweist, die um weniger als 15%, vorzugsweise weniger als 10%, von einem vorgebbaren Wert für die optische Leistung abweicht.Laser light source ( 100 ) according to one of the preceding claims, wherein the surface emitters are formed with respect to their far-field characteristic (FFC1, FFC2, ..) and arranged in relation to one another that of the laser light source ( 100 ) emitted laser radiation (L1) in the far field of the laser light source ( 100 ) over a predefinable solid angle range, preferably of at least about 0.01 · π to about 0.03 · π, to a resulting main beam direction (HR) of the laser light source ( 100 ) has an optical power that differs by less than 15%, preferably less than 10%, from a predefinable value for the optical power. Laserzündsystem (1000) für eine Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs oder eines Stationärmotors, mit einem Festkörperlaser (600) zum Erzeugen von Laserzündimpulsen (LZ) und mit mindestens einer Laserlichtquelle (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche zur Bereitstellung von Laserstrahlung (L1) zum optischen Pumpen des Festkörperlasers (600).Laser ignition system ( 1000 ) for an internal combustion engine, in particular a motor vehicle or a stationary motor, with a solid-state laser ( 600 ) for generating laser ignition pulses (LZ) and with at least one laser light source ( 100 ) according to one of the preceding claims for the provision of laser radiation (L1) for the optical pumping of the solid-state laser ( 600 ). Verfahren zum Betreiben einer Laserlichtquelle (100) mit einer Mehrzahl von Oberflächenemittern (200, 200a, 200b, ..), wobei jeder Oberflächenemitter (200, 200a, 200b, ..) dazu ausgebildet ist, Laserstrahlung (L) mit einer vorgebbaren Feldcharakteristik, insbesondere Fernfeldcharakteristik (FFC1, FFC2, ..), zu erzeugen, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Oberflächenemitter (200a, 200b) mit jeweils unterschiedlicher Feldcharakteristik, insbesondere Fernfeldcharakteristik (FFC1, FFC2, ..), verwendet werden, wobei die mindestens zwei Oberflächenemitter (200a, 200b) vorzugsweise gleichzeitig oder alternierend betrieben werden.Method for operating a laser light source ( 100 ) having a plurality of surface emitters ( 200 . 200a . 200b , ..), each surface emitter ( 200 . 200a . 200b , ..) is adapted to generate laser radiation (L) with a predefinable field characteristic, in particular far field characteristic (FFC1, FFC2, ..), characterized in that at least two surface emitters ( 200a . 200b ), each having different field characteristics, in particular far field characteristics (FFC1, FFC2,..), the at least two surface emitters ( 200a . 200b ) are preferably operated simultaneously or alternately.
DE102011085340A 2011-10-27 2011-10-27 Laser light source and operating method therefor Withdrawn DE102011085340A1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102011085340A DE102011085340A1 (en) 2011-10-27 2011-10-27 Laser light source and operating method therefor
PCT/EP2012/068480 WO2013060535A1 (en) 2011-10-27 2012-09-20 Laser light source and operating method therefor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102011085340A DE102011085340A1 (en) 2011-10-27 2011-10-27 Laser light source and operating method therefor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102011085340A1 true DE102011085340A1 (en) 2013-05-02

Family

ID=47044974

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102011085340A Withdrawn DE102011085340A1 (en) 2011-10-27 2011-10-27 Laser light source and operating method therefor

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102011085340A1 (en)
WO (1) WO2013060535A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020224811A1 (en) * 2019-05-09 2020-11-12 Lumileds Holding B.V. Light-emitting device
DE102021128379A1 (en) 2021-10-29 2023-05-04 Trumpf Photonic Components Gmbh laser device

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2020226108A1 (en) * 2019-05-07 2020-11-12

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6084900A (en) * 1997-12-24 2000-07-04 Motorola, Inc. Annular waveguide vertical cavity surface emitting laser array and method of fabrication
US6888871B1 (en) * 2000-07-12 2005-05-03 Princeton Optronics, Inc. VCSEL and VCSEL array having integrated microlenses for use in a semiconductor laser pumped solid state laser system
DE102007011804A1 (en) * 2007-01-25 2008-07-31 Osram Opto Semiconductors Gmbh Measuring arrangement and measuring system
US20080240196A1 (en) * 2007-04-02 2008-10-02 Seiko Epson Corporation Surface emitting laser array, method for manufacturing the same, and semiconductor device
DE102009001471A1 (en) * 2009-03-11 2010-09-16 Robert Bosch Gmbh light source

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020224811A1 (en) * 2019-05-09 2020-11-12 Lumileds Holding B.V. Light-emitting device
US11677216B2 (en) 2019-05-09 2023-06-13 Lumileds Llc Light-emitting device
DE102021128379A1 (en) 2021-10-29 2023-05-04 Trumpf Photonic Components Gmbh laser device

Also Published As

Publication number Publication date
WO2013060535A1 (en) 2013-05-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102014116958B9 (en) Optical system for beam shaping of a laser beam, laser processing system, method for material processing and use of a common elongated focus zone for laser material processing
EP0907906B1 (en) Lithography exposure device
EP0984312B1 (en) Laser diode assembly
EP1896893B1 (en) Apparatus for beam shaping
EP3854513A1 (en) Asymmetric optical beam forming system
EP3538350A1 (en) Device and method for additive manufacturing of components with a plurality of spatially separated beam guides
EP1072350A1 (en) Method and device for distributing the intensity in a laser beam
DE112012005092T5 (en) Semiconductor laser element and laser beam deflector
DE102018125731A1 (en) Method and device for producing a three-dimensional workpiece
EP2893577B1 (en) Electro-optical component having a quantum dot structure
DE102011085340A1 (en) Laser light source and operating method therefor
DE60102597T2 (en) HIGH-PERFORMANCE LASER AND ITS APPLICATION FOR GENERATING LIGHT IN EXTREME UV RANGE
WO2005085934A1 (en) Device for producing a linear focussing area for a laser light source
DE4490252B4 (en) Power driven fractal laser system - controls individual semiconductor units to illuminate different target surface elements with different intensities
EP2942848A1 (en) Semiconductor laser and method for making a semiconductor laser comprising a feedback element
WO2013060534A2 (en) Laser light source
EP1068923A2 (en) Process for obtaining an intensity repartition on a working laser beam as an apparatus therefor
WO2018172255A1 (en) Display device
EP3694005B1 (en) Device and method for producing a single photon emission
EP0984535A2 (en) Semiconductor laser with grating structure
EP1714360B1 (en) Light unit and method for generating light rays
DE102016222067A1 (en) Method and device for processing a material layer with energetic radiation
WO2011134605A1 (en) Method for influencing the mode of optical radiation in a medium
DD233248A1 (en) METHOD AND ARRANGEMENT FOR GENERATING ULTRA-CURRENT LIGHT IMPULSES
WO2023203046A1 (en) Optical assembly for converting an input laser beam into a linear output beam with increased homogeneity in the intensity curve

Legal Events

Date Code Title Description
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee