DE4490251B4

DE4490251B4 - Phasengesteuertes fraktales Lasersystem

Info

Publication number: DE4490251B4
Application number: DE4490251A
Authority: DE
Inventors: Hans Opower; Helmut Hügel; Adolf Giesen
Original assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV; Institut fuer Strahlwerkzeuge Universitaet Stuttgart
Current assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV; Institut fuer Strahlwerkzeuge Universitaet Stuttgart
Priority date: 1993-01-22
Filing date: 1994-01-14
Publication date: 2004-04-22
Anticipated expiration: 2014-01-15
Also published as: WO1994017575A1; JPH07505745A; JP3149956B2; US5513195A; DE4490251D2

Abstract

Halbleiterlasersystem umfassend
mehrere jeweils einen Laseroszillator umfassende Halbleiterlasereinheiten (18, 180) zur Erzeugung von Laserstrahlung (106, 188),
Kopplungselemente (110), welche die Laserstrahlung (106, 188) in Lichtleitfasern (20) einkoppeln,
ein aus den Lichtleitfasern (20) gebildetes Faserbündel (22) als Lichtleitersystem (12), welches ein Ende (24) aufweist, aus dem eine durch die Summe der jeweils von den Halbleiterlasereinheiten (18, 180) erzeugten Laserstrahlungen (106, 188) gebildete Gesamtlaserstrahlung (14) austritt, welche bei Lasertätigkeit aller Halbleiterlasereinheiten (18, 180) eine Zielfläche (16) auf einem zu bestrahlenden Objekt (17) ausleuchtet, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterlasereinheiten (18, 180) in einem stabilisierten phasendefinierten und frequenzdefinierten Modenbetrieb mit derselben Frequenz arbeiten, daß die Lichtleitfasern (20) Monomodefasern sind, daß jeder der Monomodefasern eine der Halbleiterlasereinheiten (18, 180) zugeordnet ist, daß in diese Monomodefaser mittels einem der Kopplungselemente (110) die Laserstrahlung (106, 188) der Halbleiterlasereinheiten (18, 180) verlustarm eingekoppelt ist, daß an dem Ende (24) des Faserbündels (22) ein Phasendetektor...

Description

Die Erfindung betrifft ein Halbleiterlasersystem umfassend mehrere jeweils einen Laseroszillator umfassende Halbleiterlasereinheiten, zur Erzeugung von Laserstrahlung, Kopplungselemente, welche die Laserstrahlung in Lichtleitfasern einkoppeln und ein aus Lichtleiterfasern gebildetes Faserbündel als Lichtleitersystem, welches ein Ende aufweist, aus dem eine durch die Sumrne der jeweils von den Halbleiterlasereinheiten erzeugten Laserstrahlung gebildete Gesamtlaserstrahlung austritt, welche bei Lasertätigkeit aller Halbleiterlasereinheiten eine Zielfläche auf einem zu bestrahlenden Objekt ausleuchtet.

Derartige Halbleiterlasersysteme sind aus der JP 2-142695 A bekannt. Beispielsweise werden die Halbleiterlasersysteme zum Erwärmen von Lotmaterial auf eine Zielfläche abgebildet. Der Nachteil ist der, daß die Gesamtlaserstrahlung lediglich die Summe der einzelnen Laserstrahlungen darstellt und somit keine komplexen Bestrahlungsaufgaben möglich sind.

Aus der US 4,661,786 ist ein Phasenabgleich für eine Vielzahl von optischen Quellen bekannt, diese Druckschrift offenbart jedoch keinen Einzelabgleich gegenüber einer Referenzphase.

Der Erfindung liegt ausgehend von der JP 2-142695 A die Aufgabe zugrunde, ein Halbleiterlasersystem der gattungsgemäßen Art derart zu verbessern, daß komplexe Bestrahlungsaufgaben durchführbar sind und insbesondere eine Gesamtlaserstrahlung zur Verfügung steht, welche hinsichtlich ihrer Strahlungsstärke und Eigenschaften mit der bislang verwendeten Laserstrahlung, beispielsweise von Hochleistungslasern, vergleichbar oder überlegen ist.

Diese Aufgabe wird bei einem Halbleiterlasersystem der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Halbleiterlasereinheiten in einem stabilisierten phasendefinierten und frequenzdefinierten Modenbetrieb mit derselben Frequenz arbeiten, daß die Lichtleitfasern Monomodefasern sind, daß jeder der Monomodefasern eine der Halbleiterlasereinheiten zugeordnet ist, daß in diese Monomodefaser mittels einem der Kopplungselemente die Laserstrahlung der Halbleiterlasereinheiten verlustarm eingekoppelt ist, daß an dem Ende des Faserbündels ein Phasendetektor angeordnet ist, welcher die Phasenlage der Laserstrahlung jeder Halbleiterlasereinheit mit der Phasenlage einer Referenzlaserstrahlung vergleicht, welche von einer auf derselben Frequenz arbeitenden Halbleiterlasereinheit erzeugt ist, und daß durch Vergleich der vom Phasendetektor erfaßten Phasenlage für die einzelne Laserstrahlung in der Gesamtlaserstrahlung mit einer vorgegebenen Phasenlage für die einzelnen Laserstrahlungen unabhängig voneinander eine Phasenjustierung auf die vorgegebene Phasenlage erfolgt.

Durch die erfindungsgemäße Lösung wird die Möglichkeit geschaffen, bei einem fraktalen Lasersystem eine Phasenanpassung bei den sich zur Gesamtlaserstrahlung summierenden Laserstrahlungen vorzunehmen und somit die Überlagerungen der Laserstrahlungen zur Gesamtlaserstrahlung so durchzuführen, daß die Überlagerung mit vorbestimmbarer Phasenlage erfolgt.

Damit lassen sich in der Gesamtlaserstrahlung bei der Summation der Laserstrahlungen Synergieeffekte zwischen den Laserstrahlungen erzeugen und somit komplexe Bestrahlungsaufgaben, beispielsweise durch Ausnutzung von Interferenzerscheinungen zwischen den einzelnen Laserstrahlungen, lösen.

Besonders einfach läßt sich dies dadurch erreichen, daß alle Lasereinheiten frequenzgekoppelt sind.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die aus jeder Halbleiterlasereinheit austretende Laserstrahlung hinsichtlich der Phase von der Laserstrahlung der anderen Halbleiterlasereinheit unabhängig ist. Durch eine derartige völlige Unabhängigkeit der Phase der Laserstrahlungsfelder der einzelnen Halbleiterlasereinheiten besteht in besonders vorteilhafter Weise die Möglichkeit, die Phasenlagen der einzelnen Laserstrahlungsfelder in erfindungsgemäßer Weise zu steuern.

Noch vorteilhafter ist es, wenn die aus jeder Halbleiterlasereinheit austretende Laserstrahlung von der Laserstrahlung der anderen Halbleiterlasereinheiten strahlungsfeldentkoppelt ist.

Dies läßt sich besonders vorteilhaft dadurch erreichen, daß die jeweils in die lichtleitende Faser eingekoppelte Laserstrahlung einer Halbleiterlasereinheit von der Laser strahlung der anderen Halbleiterlasereinheiten strahlungsfeldentkoppelt ist.

Realisierbar ist dies beispielsweise dadurch, daß jede der Halbleiterlasereinheiten einen eigenen; von den anderen Halbleiterlasereinheiten strahlungsfeldentkoppelten Laseroszillator aufweist.

Eine derartige Strahlungsfeldentkopplung der Laseroszillatoren läßt sich konstruktiv am einfachsten dadurch realisieren, daß die Laseroszillatoren der Halbleiterlasereinheiten jeweils voneinander getrennte Laseroszillatoren sind.

Die Laserstrahlungen der einzelnen Halbleiterlasereinheiten könnten in der Gesamtlaserstrahlung wieder miteinander Wechselwirken und wieder miteinander über das Strahlungsfeld koppeln. Vorteilhafterweise ist jedoch vorgesehen, daß die die Gesamtlaserstrahlung bildenden Laserstrahlungen strahlungsfeldentkoppelt sind, so daß keine gegenseitige Rückwirkung zwischen den einzelnen Strahlungsfeldern der Laserstrahlungen entsteht, sondern lediglich eine definierte Steuerung der Phase der Laserstrahlungen der einzelnen Halbleiterlasereinheiten, so daß die Phasenansteuerung bei der aus einer Halbleiterlasereinheit austretenden Laserstrahlung keine Rückwirkung auf die Phasenlage der anderen, aus den anderen Halbleiterlasereinheiten austretenden Laserstrahlungen aufweist.

Um Frequenzabweichungen möglichst gering zu halten, ist ferner vorgesehen, daß die Halbleiterlasereinheiten frequenzstabilisiert sind.

Vorzugsweise läßt sich eine Frequenzstabilisierung der Halbleiterlasereinheiten dadurch erreichen, daß sie über eine Frequenzsteuerung, insbesondere eine Temperatursteuerung und/oder eine Stromsteuerung der Halbleiterlasereinheiten, erfolgt.

Ferner ist eine weitere zweckmäßige Möglichkeit zur Frequenzstabilisierung die, daß jede Halbleiterlasereinheit mindestens eine einzeln stromsteuerbare Diodenzone zur Frequenzsteuerung aufweist.

Besonders zweckmäßig ist es, wenn die Halbleitereinheiten eine Frequenz-/Stromcharakteristik aufweisen, die so ist, daß bei jeder Halbleiterlasereinheit die vorgesehene Frequenz mit einer Stromvariation in einem Steuerbereich zwischen der minimalen und der maximalen Stromstärke der Halbleiterlasereinheit erhältlich ist.

Vorteilhaft ist es, wenn dieselbe Frequenz durch eine Stromvariation in einem Bereich von ungefähr 50%, noch besser 20% und am besten 10%, des Steuerbereichs erhältlich ist.

Die Einstellung der Frequenz-/Stromcharakteristik ist vorteilhafterweise über eine Temperierung der jeweiligen Halbleiterlasereinheit möglich.

Vorteilhafterweise ist zur Temperierung ein Heizelement in direktem Kontakt mit der Halbleiterschicht vorgesehen, oder Bestandteil der Halbleiterschicht.

Darüber hinaus ist, um einen definierten Modenbetrieb zu erreichen, vorgesehen, daß die jeweiligen Halbleiterlasereinheit in einem stabilisierten Modenbetrieb arbeitet.

Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, daß die jeweilige, vorzugsweise jede Halbleiterlasereinheit im transversalen Grundmode arbeitet. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die jeweilige, vorzugsweise jede Halbleiterlasereinheit im longitudinalen Einmodenbetrieb arbeitet.

Für die Art der Phasenjustierung sind die unterschiedlichsten Möglichkeiten vorgesehen.

Ein Ausführungsbeispiel sieht vor, die Phasenjustierung so vorzunehmen, daß sich die Gesamtlaserstrahlung in Form einer definierbaren Wellenfront ausbreitet. In diesem Fall erfolgt die Phasenjustierung so, daß jeweils die die Wellenfront bildenden Laserstrahlungen in einer definierten Phasenbeziehung relativ zueinander, beispielsweise gleichphasig, sind und auch dieselbe Frequenz aufweisen.

Ein weniger aufwendiges Ausführungsbeispiel sieht vor, daß einzelne Teilbündel der Gesamtlaserstrahlung sich jeweils in Form einer definierbaren Wellenfront ausbreiten, die Teilbündel aber unter sich inkohärent sind. Bereits hierdurch wird jedoch bereits die Fokussierbarkeit der Gesamtlaserstrahlung erheblich verbessert.

Wie die Phasensteuerung für jede Halbleiterlasereinheit unabhängig von der anderen erfolgen soll, wurde bislang nicht im einzelnen ausgeführt. So ist es hierzu besonders vorteilhaft, wenn für die Laserstrahlung jeder Halbieiterlasereinheit eine Phasenjustiereinrichtung vorgesehen ist, so daß mit dieser Phasenjustierung bei jeder einzelnen Halbleiterlasereinheit eine Phasensteuerung unabhängig von den anderen Halbleiterlasereinheiten durchführbar ist.

So ist vorteilhafterweise vorgesehen, daß eine Phasenjustierung über zwei oder mehr als zwei Phasenjustiereinrichtungen erfolgt, wobei eine erste Phasenjustiereinrichtung eine erste Zeitkonstante und eine zweite Phasenjustiereinrichtung eine zweite Zeitkonstante aufweisen, welch letztere beispielsweise kleiner als die erste ist.

Wo die Phasenjustiereinrichtung angeordnet sein kann, wurde bislang ebenfalls offengelassen. Eine Möglichkeit, eine Phasenjustiereinrichtung vorzusehen, ist die, daß die Phasenjustiereinrichtung eine Steuerung für die Halbleiterlasereinheit umfaßt.

Besonders zweckmäßig ist es, wenn die Phasenjustiereinrichtung eine Stromsteuerung der Halbleiterlasereinheit umfaßt.

Außerdem ist es teilweise auch noch von Vorteil, wenn die Phasenjustiereinrichtung eine Temperaturregelung für die Halbleiterlasereinheit umfaßt.

Besonders vorteilhaft läßt sich eine Phasenjustiereinrichtung integrieren, wenn eine Halbleiterlasereinheit mindestens zwei einzeln stromsteuerbare Diodenzonen mit unterschiedlicher Abhängigkeit der Brechzahl vom Diodenstrom aufweist, von denen eine als Element der Phasenjustiereinrichtung arbeitet.

Vorzugsweise handelt es sich dabei um die Diodenzone, welche nicht den Laseroszillator, sondern vorzugsweise den Laserverstärker, bildet, so daß über den Laseroszillator die Frequenzstabilisierung erfolgt, während eine Phasenjustierung über die Diodenzone des Laserverstärkers möglich ist.

Eine weitere Alternative einer erfindungsgemäßen Phasenjustiereinrichtung sieht vor, daß diese ein in der Faser angeordnetes Phasenvariationsglied umfaßt, so daß in der Faser die Phasenvariation durch die Phasenjustiereinrichtung durchführbar ist.

Zweckmäßigerweise ist das Phasenvariationsglied in dem sich an die Halbleiterlasereinheit anschließenden Faserendbereich angeordnet, um dadurch zu erreichen, daß eine Ansteuerung des Phasenvariationsgliedes teilweise gemeinsam mit der Ansteuerung jeder einzelnen Halbleiterlasereinheit möglich ist.

Vorzugsweise ist das Phasenvariationsglied so aufgebaut, daß es durch einen aktiven Faserabschnitt gebildet ist.

Eine vorteilhafte Möglichkeit sieht vor, daß in dem aktiven Faserabschnitt eine Phasenanpassung mittels eines elektrooptischen oder magnetooptischen Effekts erzeugbar ist.

Alternativ dazu ist vorgesehen, daß in dem aktiven Faserabschnitt eine Phasenanpassung mittels einer Temperaturänderung desselben erzeugbar ist.

Eine weitere Möglichkeit, eine Phasenjustiereinrichtung vorzusehen, ist die, daß die Phasenjustiereinrichtung ein zwischen der Halbleiterlasereinheit und der Monomodefaser angeordnetes Phasenvariationsglied umfaßt. Ein derartiges Phasenvariationsglied ist vorzugsweise zwischen der Halbleiterlasereinheit und einem dieser zugewandten Ende der Monomodefaser angeordnet, das heißt ebenfalls nahe bei der Halbleiterlasereinheit, so daß eine Ansteuerung der Phasenjustiereinrichtung mit diesem Phasenvariationsglied ebenfalls im Zusammenhang mit der Ansteuerung der Halbleiterlasereinheit erfolgen kann.

Beispielsweise sieht eine zweckmäßige Anordnung des Phasenvariationsglieds vor, daß dieses zwischen der Halbleiterlasereinheit und einem dieser zugewandten Ende der Monomodefaser angeordnet ist.

Vorzugsweise ist dabei das Phasenvariationsglied ebenfalls so ausgebildet, daß es eine elektrooptische oder magnetooptische Einheit umfaßt.

Alternativ dazu ist es ebenfalls möglich, daß das Phasenvariationsglied eine temperaturabhängige Einheit umfaßt.

Eine bevorzugte Möglichkeit sieht vor, daß das Phasenvariationsglied einen Polarisationsdreher aufweist.

Hinsichtlich der Einkopplung der Laserstrahlung in die Monomodefasern wurden bislang keine weiteren Ausführungen gemacht. So ist es besonders zweckmäßig, wenn die Einkopplung der Laserstrahlung in die Monomodefasern beugungsbegrenzt erfolgt, um möglichst geringe Verluste zu erhalten.

Hinsichtlich der Detektion der Phase für die Phasensteuerung wurden im Zusammenhang mit den bisherigen Ausführungsbeispielen ebenfalls keine weiteren Angaben gemacht. So sieht ein besonders vorteilhaftes Ausführungsbeispiel vor, daß an einem Ende des Faserbündels ein Phasendetektor für die Laserstrahlung jedes Halbleiterelements angeordnet ist.

Vorzugsweise ist der Phasendetektor so aufgebaut, daß er ein Interferometer umfaßt, da mit einem Interferometer durch relativ einfache Detektionsverfahren eine Phasendetektion möglich ist.

Eine besonders vorteilhafte Lösung für einen Phasendetektor sieht vor, daß in diesem die Phasenlage der Laserstrahlung jedes Halbleiterelements mit der Phasenlage einer Referenzlaserstrahlung verglichen wird, welche von einer auf gleicher Frequenz arbeitenden Halbleiterlasereinheit erzeugt wird. Durch Interferenz der Laserstrahlung und der Referenzlaserstrahlung ist somit auf einfache Weise eine Ermittlung der Phasenlage möglich.

Besonders einfach läßt sich dies dann realisieren, wenn der Phasendetektor ein Auskoppelelement zur Auskopplung eines Teils der Laserstrahlung jeder Halbleiterlasereinheit aus der Gesamtlaserstrahlung aufweist.

Ferner läßt sich eine Messung der Phasenlage der Laserstrahlung jeder einzelnen Halbleiterlasereinheit dann besonders effektiv durchführen, wenn der Phasendetektor eine Detektormatrix aufweist, wobei mindestens jeweils ein selektiv abfragbares Matrixelement ausschließlich die Laserstrahlung einer Halbleiterlasereinheit und die Referenzlaserstrahlung empfängt. Durch dieses Vorsehen einer Detektormatrix ist eine gleichzeitige Messung der Phasenlagen aller Halbleiterlasereinheiten möglich und somit eine sehr schnelle Regelung der Phasenlagen über die Phasensteuerung.

Besonders vorteilhaft läßt sich die Ermittlung der Phasenlage in dem Phasendetektor dann durchführen, wenn die Referenzlaserstrahlung leistungs- oder phasenmoduliert ist.

Diese Leistungsmodulation ist günstigerweise dadurch durchführbar, daß die Referenzstrahlung durch einen Modulator, vorzugsweise einen Chopper, moduliert ist.

Die Phasenmodulation ist beispielsweise über eine der beschriebenen Möglichkeiten der Phasensteuerung durchführbar.

Besonders vorteilhaft läßt sich die Auswertung der Phasenlage dann durchführen, wenn der Phasendetektor mit einer Auswerteschaltung verbunden ist, welche die Phasenlage der Laserstrahlung in der Gesamtlaserstrahlung ermittelt und die Phasenlage der Laserstrahlung jeder einzelnen Halbleiterlasereinheit in der Gesamtlaserstrahlung so steuert, daß die Phasenlage der jeweiligen Laserstrahlung in der Gesamtlaserstrahlung definiert vorgebbar ist.

Ergänzend hierzu ist es ferner vorteilhaft, wenn mit der Auswerteschaltung auch die Leistung der Laserstrahlung jeder einzelnen Halbleiterlasereinheit meßbar und über die Ansteuerung der Halbleiterlasereinheit steuerbar ist.

Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn die Auswerteschaltung des Phasendetektors bei jedem Matrixelement zur Ermittlung der Phasenlage die Leistungsvariationen erfaßt.

Besonders vorteilhaft läßt sich die Ermittlung der Leistung jeder einzelnen Halbleiterlasereinheit in dem Phasendetektor durchführen, wenn die Referenzlaserstrahlung leistungsmoduliert ist, da dann das Signal des Phasendetektors bei Leistung Null der Referenzlaserstrahlung direkt ein Maß für die Leistung ist.

Zweckmäßigerweise ist die Auswerteschaltung ferner über ein Bussystem mit einer Phasensteuerung verbunden, wobei beispielsweise eine oder mehrere weitere Fasern zur Datenübertragung dienen können.

Darüber hinaus ist die Auswertung der Einrichtung auch noch zweckmäßigerweise über ein Bussystem mit einer Frequenzsteuerung für die einzelnen Halbleiterlasereinheiten verbunden.

Hinsichtlich der Ausbildung des Lichtleitersystems im Bereich des Endes desselben wurden bislang keine weiteren Angaben gemacht. So ist vorzugsweise vorgesehen, daß im Bereich des Endes des Lichtleitersystems Faserendflächen der Monomodefasern, aus denen die Laserstrahlung der zugehörigen Halbleiterlasereinheit austritt, in einer optisch auf die Zielfläche abbildbaren Endfläche des Lichtleitersystems liegen.

Die Faserendflächen können dabei einen Zwischenraum aufweisen, welcher vorzugsweise kleiner ist als ein Dreifaches der Faserdicke, noch besser ist es, wenn der Zwischenraum kleiner als ein Zweifaches der Faserdicke ist. Im Extremfall können die Faserendflächen in der Endfläche nebeneinander liegen und insbesondere aneinander angrenzen.

Hinsichtlich der Art und Form der Endfläche wurden bislang ebenfalls keine weiteren Angaben gemacht. So ist vorgesehen, daß die Form der Endfläche an eine Form der Oberfläche des zu bestrahlenden Objekts im Bereich der Zielfläche angepaßt ist.

Vorzugsweise sind die Faserendflächen so angeordnet, daß die Gesamtlaserstrahlung definiert vorgebbare Phasenfronten aufweist, aus denen definiert vorgebbare Intensitätsverteilungen auf der Zielfläche resultieren.

Im einfachsten Fall sind die Faserendflächen im wesentlichen in einer die Endflächen bildenden Ebene angeordnet.

Zusätzlich bildet die Anordnung der Faserendflächen in der Endfläche die Möglichkeit, durch die Form der Endfläche eine Anpassung an optische Abbildungseigenschaften der Abbildungsoptik zu erreichen.

Ferner ist vorzugsweise vorgesehen, daß zwischen der Endfläche des Lichtleitersystems und der Zielfläche eine Abbildungsoptik vorgesehen ist, um eine gute Abbildung aller Faserendflächen auf die Zielfläche zu erreichen.

Dadurch, daß bei der erfindungsgemäßen Lösung eine Phasensteuerung möglich ist, ist es ferner möglich, Abbildungseigenschaften der Abbildungsoptik durch Phasensteuerung der einzelnen, den Gesamtlaserstrahl bildenden Laserstrahlen zu erzeugen, beispielsweise Abbildungsfehler zu korrigieren.

Darüber hinaus ist es erfindungsgemäß möglich, Lage und Form der Zielfläche durch Phasensteuerung der Laserstrahlen der Gesamtlaserstrahlung vorzugeben.

Hinsichtlich der Art der Halbleiterlasereinheiten wurden bislang ebenfalls keine genaueren Angaben gemacht. So sieht ein Ausführungsbeispiel vor, daß jede Halbleiterlasereinheit jeweils einen einzigen laseraktiven Diodenstreifen aufweist.

Dabei kann sich die Laserstrahlung entweder in einer Ebene, in welcher sich der Laserstreifen erstreckt, ausbreiten, was beispielsweise bei konventionellen Laserdioden der Fall ist, oder ungefähr senkrecht zu dieser, was im Fall von Vertikalemittern der Fall ist.

Alternativ oder ergänzend dazu ist es vorteilhaft, wenn jede Halbleiterlasereinheit ein gekoppeltes im Grundmode arbeitendes Array von laseraktiven Diodenstreifen umfaßt.

Hinsichtlich des Aufbaus der Halbleiterlasereinheit im einzelnen wurden ebenfalls keine weiteren Angaben gemacht. So sieht ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel vor, daß jede Halbleiterlasereinheit einen Laseroszillator und einen Laserverstärker umfaßt, die vorzugsweise in dieselbe Halbleiterschicht integriert sind.

Darüber hinaus ist es noch zweckmäßig, wenn jede Halbleiterlasereinheit durch ein Streifengitter modenstabilisiert ist.

Alternativ zu der in den vorstehenden Ausführungsbeispielen erläuterten aktiven Frequenzstabilisierung jeder einzelnen Halbleiterlasereinheit, beispielsweise über Interferenz mit einer Referenzlaserstrahlung, sieht ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel vor, daß alle mit derselben Frequenz arbeitenden Halbleiterlasereinheiten einen gemeinsamen Laseroszillator umfassen, der eine Basislaserstrahlung erzeugt, welche von jeder Halbleiterlasereinheit durch einen eigenen Laserverstärker zu der Laserstrahlung der jeweiligen Halbleiterlasereinheit verstärkt und von dieser in die der jeweiligen Halbleiterlasereinheit zugeordneten Monomodefaser eingekoppelt wird. Der Vorteil dieses Systems liegt darin, daß durch Vorsehen eines einzigen gemeinsamen Laseroszillators für alle Halbleiterlasereinheiten bereits die Frequenzkonstanz zwischen den Laserstrahlungen der einzelnen Halbleiterlasereinheiten vorgegeben ist, so daß hier zur Frequenzstabilisierung keine zusätzlichen Maßnahmen ergriffen werden müssen.

Um die Basislaserstrahlung den einzelnen Laserverstärkern zuführen zu können, sind ferner in vorteilhafter Weise Strahlteiler vorgesehen, welche die Basislaserstrahlung als Teilstrahlung in die jeweiligen Laserverstärker einkoppeln.

Um Strahlungsverluste zu vermeiden, ist ferner vorteilhafterweise eine Strahlformungsoptik vorgesehen, welche die divergente Basislaserstrahlung in eine sich als ebene Welle ausbreitende Basislaserstrahlung umformt.

Ferner ist es ergänzend dazu vorteilhaft, wenn eine Strahlformungsoptik vorgesehen ist, welche die von den Strahlteilern kommende Teilstrahlung auf die Laserverstärker abbildet.

Hinsichtlich des Kopplungselements zur Ankopplung der Monomodefasern wurden bislang ebenfalls keine weiteren Angaben gemacht. So hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn das Kopplungselement zur Ankopplung der Monomodefaser an die Halbleiterlasereinheit ein vom Substrat der Halbleiterlasereinheit getragenes Abbildungselement umfaßt.

Vorzugsweise ist das Abbildungselement dabei so ausgebildet, daß es den in Richtung parallel zu den Schichtebenen des Halbleiters sich aufweitenden Laserstrahl auf die Monomodefaser fokussiert.

Im einfachsten Fall handelt es sich bei dem Abbildungselement um ein in das Substrat eingeformtes Gitter, wobei das Gitter zweckmäßigerweise ein Reflexionsgitter ist.

Alternativ dazu ist es denkbar, daß das Abbildungselement ein in das Substrat eingeformter Spiegel ist, wobei der Spiegel günstigerweise die Laserstrahlung ebenfalls auf die Monomodefaser fokussierend ausgebildet ist.

Eine weitere alternative Lösung sieht vor, daß das Abbildungselement eine in das Substrat integrierte Linse ist, wobei die Linse vorzugsweise eine Indexlinse ist.

Alternativ oder ergänzend zur Verwendung eines Spiegels oder einer Linse ist vorgesehen, daß das Abbildungselement ein holographisch-optisches Element ist.

Vorzugsweise sieht das erfindungsgemäße Lasersystem vor, eine Vielzahl von beispielsweise mehreren -zig oder hundert Halbleiterlasereinheiten mit Leistungen von 1 bis 3 Watt zu verwenden um Leistungen der Gesamtlaserstrahlung von mehreren hundert oder sogar mehr als eintausend Watt zu erreichen.

Bei einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Halbleitersystems ist vorgesehen, daß das Faserbündel Detektorfasern umfaßt, wobei die Detektorfasern dazu dienen, insbesondere die Zielfläche zu beobachten.

Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, daß ein Ende der Detektorfasern am Ende des Lichtleitersystems liegt.

Um die gleichen Abbildungsverhältnisse wie im Fall der Gesamtlaserstrahlung zu erreichen, ist vorteilhafterweise vorgesehen, daß das Ende der Detektorfasern in der Endfläche neben den Faserendflächen liegt, so daß die Faserendflächen der Detektortasern ebenfalls in der Endfläche liegen.

Besonders günstig ist es, wenn die Enden der Detektorfasern verteilt zwischen den Faserendflächen liegen.

Dadurch ist vorteilhafterweise erreichbar, daß bei Verwendung einer Abbildungsoptik die Zielfläche auf die Enden der Detektorfasern abgebildet wird.

Darüber hinaus läßt sich die Beobachtung der Zielfläche besonders einfach dadurch erreichen, daß an einem anderen Ende der Detektorfasern ein optischer Detektor zur Beobachtung der Bildfläche angeordnet ist.

Vorzugsweise ist dieser Detektor als Matrixdetektor ausgebildet und den einzelnen Matrixpunkten des Matrixdetektors sind vorzugsweise die Detektorfasern so zugeordnet, daß mit deren Faserendflächen eine unmittelbare Abbildung der Zielfläche auf den Matrixdetektor möglich ist.

Besonders zweckmäßig ist es dabei, wenn eine Steuerung vorgesehen ist, welche über den Matrixdetektor die Intensitätsverteilung in der Zielfläche beobachtet und durch definierte Vorgabe der Phase und gegebenenfalls auch der Leistung für die einzelnen Halbleiterlasereinheiten innerhalb der Zielfläche eine lokal fixierte Bestrahlung auf den zu bestrahlenden Objekt sicherstellt.

Im Zusammenhang mit der Erläuterung der bislang beschriebenen Ausführungsbeispiele wurde nicht mehr darauf eingegangen, für welche Wellenlängenbereiche die Halbleiterlasereinheiten ausgelegt sind. So sieht das einfachste Ausführungsbeispiel vor, daß alle Halbleiterlasereinheiten für denselben Wellenlängenbereich ausgelegt sind.

Es ist aber auch denkbar, daß unterschiedliche Halbleiterlasereinheiten für unterschiedliche Wellenlängenbereiche ausgelegt sind, wobei die Halbleiterlasereinheiten eine Gruppe von Halbleiterlasereinheiten mit gleicher Wellenlänge umfassen.

Ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel sieht vor, daß die Halbleiterlasereinheiten mehrere Gruppen von Halbleiterlasereinheiten mit jeweils innerhalb derselben gleicher Wellenlänge umfassen.

In einem derartigen Fall ist es besonders vorteilhaft, wenn die Faserendflächen von Laserstrahlung unterschiedlicher Wellenlänge abstrahlenden Fasern zu jeweils einer Abstrahlgruppe zusammengefaßt sind und wenn die Abstrahlgruppen in der Endfläche nebeneinander angeordnet sind. Besonders vorteilhaft läßt sich bei einem derartigen Ausführungsbeispiel die Markierung und Strahlsichtbarmachung realisieren, denn in diesem Fall braucht lediglich eine Gruppe von Halbleiterlasereinheiten so aufgebaut zu sein, daß sie Laserstrahlung mit einer im sichtbaren Bereich liegenden Wellenlänge erzeugt.

Vorzugsweise läßt sich in diesem Fall die andere Gruppe von Halbleiterlasereinheiten so aufbauen, daß sie beispielsweise die für die Bestrahlung oder Bearbeitung erforderliche Laserstrahlung erzeugt.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung sowie der zeichnerischen Darstellung einiger Ausführungsbeispiele.

In der Zeichnung zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Halbleiterlasersystems;
2 eine Draufsicht auf eine Endfläche des Lichtleitersystems beim ersten Ausführungsbeispiel;
3 eine schematische Darstellung eines efindungsgemäßen Phasendetektors;
4 eine schematische Darstellung der Steuerung;
5 eine schematische Darstellung einer Halbleiterlasereinheit mit einer Phasenjustiereinrichtung;
6 eine zweite Variante einer Phasenjustiereinrichtung;
7 eine dritte Variante einer Phasenjustiereinrichtung;
8 eine Darstellung ähnlich 5 eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Halbleiterlasereinheit;
9 eine Darstellung in der Ansicht ähnlich 5 eines dritten Ausführungsbeispiels einer Halbleiterlasereinheit;
10 eine schematische Darstellung einer Variante des ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Halbleiterlasersystems;
11 eine Darstellung ähnlich 2 bei einem zweiten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Halbleiterlasersystems;
12. eine Darstellung ähnlich 4 der Steuerung für das zweite Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Halbleiterlasersystems;
13 eine schematische Darstellung des Zeitverlaufs des zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Halbleiterlasersystems und
14 eine Darstellung ähnlich 11 bei einer Variante des zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Lösung.
Ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Halbleiterlasersystems, dargestellt in 1, umfaßt eine erste Variante eines Strahlungserzeugersystems 10, an welches sich ein Lichtleitersystem 12 anschließt, welches eine Gesamtlaserstrahlung 14 abgibt, die ihrerseits auf eine Zielfläche 16 eines zu bestrahlenden Objekts 17 auftrifft.
Das Strahlungserzeugersystem 10 umfaßt seinerseits eine Vielzahl von Halbleiterlasereinheiten 18₁ _bis _N, von denen jede Laserstrahlung erzeugt, und bei denen die Laserstrahlung jeweils in eine Monomodefaser 20₁ _bis _N eingekoppelt wird. Alle Monomodefasern 20₁ _bis _N werden zu einem Faserbündel 22 zusammengefaßt, welches dann vom Lichtleitersystem 12 umfaßt ist und ein Ende 24 aufweist, aus welchem die Gesamtlaserstrahlung 14 austritt. Vorzugsweise liegen dabei an dem Ende 24, wie in 1 und 2 dargestellt, alle Faserendflächen 28 der Monomodefasern 20 in einer Endfläche 26.
Mittels einer Steuerung sind alle Halbleiterlasereinheiten 18₁ _bis _N so betreibbar, daß sie frequenzstabilisiert auf derselben Frequenz arbeiten und außerdem eine Phasenlage der Laserstrahlung definiert vorgebbar ist, wobei mittels der Steuerung 32 die Vorgabe der Phasenlage derart erfolgt, daß die von den Faserendflächen 28 ausgehende und sich als Gesamtlaserstrahlung 14 ausbreitende Überlagerung der Laserstrahlungen mehrerer oder aller Halbleiterlasereinheiten 18 zu der Gesamtlaserstrahlung 14 führt, die sich mit einer definierbaren, beispielsweise einer ebenen Wellenfront ausbreitet.
Um die Phasenlage der Laserstrahlung jeder einzelnen Halbleiterlasereinheit an jeder einzelnen Faserendfläche 28 festlegen zu können (3), ist das Lichtleitersystem 12 mit einem Phasendetektor 40 versehen, welcher einen Strahlteiler, vorzugsweise einen diffraktiven Reflektor 42, und ein abbildendes Element für einen Teil der Gesamtlaserstrahlung 14 umfaßt, wobei der diffraktive Reflektor im Abstand von der Endfläche 26 und vor dieser sowie dieser Endfläche 26 zugewandt angeordnet ist, so daß die Gesamtlaserstrahlung 14 diesen durchsetzt und zum Teil von diesem reflektiert wird. Besonders günstig ist es, wenn der diffraktive Reflektor 42 gleichzeitig als abbildendes Element dient, so daß eine zusätzliche Abbildungsoptik entfallen kann.
Von dem diffraktiven Reflektor 42 wird ein Teil der Gesamtlaserstrahlung 14 auf zwei Detektorflächen 44 und 46 zweier Matrixdetektoren 48 bzw. 50 abgebildet, wobei jeweils mindestens ein Matrixelement 52 bzw. 54 jeder Detektorfläche 44 bzw. 46 jeweils einer Faserendfläche 28 eindeutig zugeordnet ist, was gleichbedeutend ist mit einer eindeutigen Zuordnung von mindestens einem Matrixelement 52 bzw. 54 zu jeweils einer der Halbleiterlasereinheiten 18.
Damit besteht mittels jedes Matrixelements 52 bzw. 54 die Möglichkeit, aufgrund des diffraktiven Reflektors 42 die Intensität der von der jeweils zugeordneten Halbleiterlasereinheit 18 erzeugten Laserstrahlung zu erfassen.
Um jedoch mittels der Matrixelemente 52 bzw. 54 die Phasenlage der Laserstrahlung jeder der Halbleiterlasereinheiten 18 zu erfassen, ist neben dem diffraktiven Reflektor eine Faserendfläche 56 einer Referenzfaser 58 vorgesehen, welche ebenfalls mit einer Halbleiterlasereinheit 18R verbunden ist, wobei die Halbleiterlasereinheit 18R identisch mit den übrigen Halbleiterlasereinheiten 18 ist und insbesondere auch mit derselben Frequenz arbeitet, allerdings hinsichtlich ihrer Phasenlage nicht gesteuert ist, sondern selbst eine Referenzphasenlage liefert.
Die Referenzphasenlage der Halbleiterlasereinheit 18R ist durch jedes der Matrixelemente 52 bzw. 54 dadurch nachweisbar, daß sich von der Faserendfläche 56 ausgehend eine Kugelwelle ausbreitet, wobei diese Kugelwelle sowohl die gesamte Detektorfläche 44 als auch die Detektorfläche 46 erfaßt.
Somit kommt bei jedem der Matrixelemente 52 bzw. 54 der Detektorflächen 44 bzw. 46 neben der von dem diffraktiven Reflektor 42 reflektierten Laserstrahlung der jeweils zugeordneten Halbleiterlasereinheit 18 die Laserstrahlung der Halbleiterlasereinheit 18R der Referenzstrahlung an, wobei die beiden Laserstrahlungen interferieren und somit je nach ihrer relativen Phasenlage zueinander an dem jeweiligen Matrixelement 52 bzw. 54 ein Intensitätsmaximum und ein Intensitätsminimum detektierbar ist.
Eine zusätzliche Modulation der von der Faserendfläche 56 der Referenzfaser 58 ausgesandten Laserstrahlung mit einem Modulator 60 ermöglicht noch zusätzlich mit jedem der Matrixelemente 52 bzw. 54 eine Intensitätsmessung der Laserstrahlung jeder Halbleiterlasereinheit vorzunehmen, die ebenfalls für die Messung der Phasenlage insoweit von Bedeutung ist, um zu überprüfen, ob überhaupt von der jeweiligen Halbleiterlasereinheit 18₁ _bis _N Laserstrahlung erzeugt wird.
Darüber hinaus ist der diffraktive Reflektor 42 so ausgebildet, daß er die Laserstrahlung von jeder einzelnen der Faserendflächen 28 polarisationsabhängig entweder zur Detektorfläche 44 oder zur Detektorfläche 46 reflektiert, so daß ein Vergleich der Matrixelementen 52 und 54, die jeweils einer Faserendfläche 28 und somit einer Halbleiterlasereinheit 18 zugeordnet sind, eine Bestimmung der Polarisation zusätzlich zur Phasenlage erlaubt.
Die Messungen von Intensitäten bei den einzelnen Matrixelementen 52 bzw. 54 auf den Detektorflächen 44 bzw. 46 ergeben dann besonders gute Ergebnisse, wenn die Intensität der von dem diffraktiven Reflektor 42 reflektierten Laserstrahlung und die Intensität der von der Faserendfläche 56 der Referenzfaser 58 ausgesandten Laserstrahlung in jedem Matrixelement 52 bzw. 54 ungefähr gleich groß sind. Darüber hinaus ist bei den Messungen mittels der einzelnen Matrixelemente 52 bzw. 54 noch ein Wegunterschied, der von der Faserendfläche 56 ausgehenden Laserstrahlung zu den einzelnen Matrixelementen 52 zu berücksichtigen und zusätzlich auch noch ein Wegunterschied zwischen jeder der Faserendflächen 28 und dem entsprechenden Matrixelement 52 bzw. 54 über den diffraktiven Reflektor 42. Diese Wegunterschiede ergeben zusätzliche Verschiebungen der Phasenlagen, so daß diese Unterschiede Berücksichtigung finden müssen, wenn mit dem Phasendetektor 40 an allen Faserendflächen 28, und zwar in der Endfläche 26, dieselbe Phasenlage hergestellt werden soll.
Vorzugsweise sind die Matrixdetektoren 48 und 50 als CCD-Kameras ausgebildet, von denen jeder Pixel ein Matrixelement 52, 54 darstellt.
Wie ferner in 3 dargestellt ist, folgt auf das diffraktive Element noch eine Abbildungsoptik 62, welche die Gesamtlaserstrahlung 14 auf die Zielfläche 16 abbildet, wobei die Abbildungsoptik 62 vorzugsweise so ausgelegt ist, daß eine kohärente Abbildung, daß heißt eine Abbildung des phasenkorrelierten Gesamtlaserstrahls 14, erfolgt, wobei dies im einfachsten Fall meist eine Abbildung in die Brennebene der Abbildungsoptik 62 ist, das heißt, daß die Zielfläche 16 vorzugsweise in der Brennebene liegt.
Die eigentliche Steuerung der Phasenlage der Laserstrahlung, welche von den Monomodefasern 20 geführt wird, erfolgt im Bereich des Strahlungserzeugersystems 10.
Jedes der Matrixelemente 52 und 54 der Matrixdetektoren 48 und 50 repräsentiert somit eine der Faserendflächen 28 in der Endfläche 26 und somit die Laserstrahlung einer Halbleiterlasereinheit 18, so daß genau deren Phasenlage detektierbar ist.
Im einfachsten Fall sind bei den Matrixdetektoren 48 bzw. 50 genau soviel Matrixelemente 52 bzw. 54 vorhanden, wie Faserendflächen 28 in der Endfläche 26 liegen. Beispielsweise sind dies genau ebenfalls N Matrixelemente 52 bzw. 54.
Die von allen 52₁ _bis _N bzw. 54₁ _bis _N Matrixelementen gemessenen Intensitäten werden nun aus den jeweiligen Matrixdetektoren 48 bzw. 50 ständig ausgelesen und über eine Ausleseleitung 70 von einer Rechnereinheit 72 erfaßt, die aus den von jeweiligen Matrixelementen 52 bzw. 54 detektierten Intensitäten die Phasenlage ermittelt. Dazu erhält die Rechnereinheit 72 noch zusätzlich über eine Leitung 74 ein Synchronisiersignal, welches den Zustand des Modulators 60 anzeigt (4). Im einfachsten Fall ist der Modulator 60 ein Chopper, welcher die Laserstrahlung der Halbleiterlasereinheit 18R in gleichmäßigen Intervallen ein- und ausschaltet.
Die von der Rechnereinheit bestimmte Phasenlage für jede der Halbleiterlasereinheiten 18₁ _bis N wird über ein Bussystem 76 einer Phasensteuerung 78 zugeführt, welche wiederum über ein Bussystem 80 eine Vielzahl von Phasenjustiereinrichtungen 82₁ _bis _N ansteuert, wobei jede Phasenjustiereinrichtung 82₁ _bis _N jeweils einer Halbleiterlasereinheit 18 zugeordnet ist, um die Phase der von dieser Halbleiterlasereinheit 18 erzeugten Laserstrahlung entsprechend den Vorgaben der Phasensteuerung 78 einzustellen und somit die Phasenlagen aller Halbleiterlasereinheiten 18₁ _bis _N so miteinander zu korrelieren, daß diese Phasenlagen in der Endfläche 26 des Lichtleitersystems 12 zu der vorgegebenen Phasenverteilung führen.
Die Funktion einer derartigen erfindungsgemäßen Phasenjustiereinrichtung 82 wird im nachfolgenden im Zusammenhang mit einer beispielhaft verwendeten Halbleiterlasereinheit 18 beschrieben.
Jede der Halbleiterlasereinheiten 18 umfaßt eine als Ganzes mit 90 bezeichnete Laserdiode, welche eine laseraktive Schicht 92 umfaßt, die durch entsprechende Dotierung erzeugbar ist (5). In dieser laseraktiven Schicht 92 ist ein Laseroszillator 94 angeordnet, welcher durch einen Streifen der laseraktiven Schicht gebildet ist.
Endseitig des Laseroszillators 94 sind Phasengitter 96 und 98 vorgesehen, welche einen modenstabilisierten Betrieb des Laseroszillators 94 erlauben. Vorzugsweise ist dabei der Laseroszillator 94 ein transversal im Grundmode sowie longitudinal im Einmodenbetrieb stabilisierbarer Laseroszillator, in welchem sich Laserstrahlung 100 in einer Längsrichtung 102 ausbreitet.
In der Längsrichtung 102 schließt sich an den Laseroszillator 94, und zwar an ein Ende desselben, ein ebenfalls in die laseraktive Schicht 92 integrierter Laserverstärker 104 an, in welchem sich eine in der Ebene der laseraktiven Schicht divergierend ausbreitende Laserstrahlung 106 ausbildet, welche aus einem dem Laseroszillator 94 gegenüberliegenden Ende 108 der laseraktiven Schicht 92 austritt.
Die Laserstrahlung 106 trifft dabei auf ein Kopplungselement 110, welche die Laserstrahlung 106 beugungsbegrenzt in ein Ende 112 der der jeweiligen Halbleiterlasereinheit zugeordneten Monomodefaser 20 einkoppelt. Die beugungsbegrenzte Einkopplung bedeutet, daß der Öffnungswinkel, mit welchem die Laserstrahlung 106 auf das Ende 112 reflektiert wird, so ist, daß sich im Innern der Monomodefaser 20 nur der Grundmode ausbildet.
Im einfachsten Fall ist dabei das Kopplungselement 110 ein reflektierendes Element, welches zusätzlich noch fokussierende Eigenschaften aufweist. Dies kann beispielsweise ein Gitter, insbesondere ein Reflexionsgitter oder auch ein holographisch optisches Element sein.
Alternativ dazu ist aber auch denkbar, als Kopplungselement einen auf das Ende 112 der Monomodefaser reflektierenden Spiegel zu verwenden.
Besonders vorteilhaft im Rahmen des beschriebenen Ausführungsbeispiels ist es, wenn das Kopplungselement 110 von einem Substrat 114 getragen ist, welches gleichzeitig das Substrat für die Laserdiode 90 darstellt. In diesem Fall lassen sich somit Kopplungselement 110 und die Laserdiode 90 in einfacher Weise auf demselben Substrat 114 aufbauen und in Miniaturform realisieren.
Um zu erreichen, daß der Laseroszillator 94 mit einer definierten Frequenz arbeitet, ist vorzugsweise die Laserdiode 90 mit einer Temperaturstabilisierung 116 vorgesehen, welche die Temperatur des Substrats 114 exakt stabilisiert. Zusätzlich ist die Laserdiode 90 noch mit zwei Stromzuführungen 118 und 120 versehen, wobei die Stromzuführung 118 zum Substrat 114 führt und die Stromzuführung 120 zu einer oberflächigen Kontaktierung auf der Laserdiode 90.
Eine weitere Stabilisierung der Frequenz des Laseroszillators 94 erfolgt noch zusätzlich über den durch die Stromzuführungen 118 und 120 zugeführten Strom und die über die laseraktive Schicht 92 anliegende Spannung. Beides erfolgt über eine Strom/Spannungssteuerung 122 für jede einzelne Laserdiode 90.
Zusätzlich zur Messung der Phasenlage mittels der Matrixdetektoren 48 bzw. 50 ist es ebenfalls möglich noch die Frequenz der einzelnen Halbleiterlaser 18₁ _bis _N relativ zur Frequenz des Halbleiterlasers 18R zu messen, nämlich dadurch, daß die Interferenz der Laserstrahlung des Halbleiterlasers 18R mit der Laserstrahlung jedes einzelnen der Halbleiterlaser 18 im Bereich der Matrixelemente 52 bzw. 54 bei der von den Matrixelementen 52 bzw. 54 gemessenen Intensität zum Auftreten einer Schwebungsfrequenz dann führt, wenn die Frequenzen der Laserstrahlungen nicht identisch sind. Detektiert somit eines der Matrixelemente 52 bzw. 54 eine Modulation der Intensitäten mit der Schwebungsfrequenz, so ist zunächst eine Frequenzstabilisierung des jeweiligen Laseroszillators 94 dadurch vorzunehmen, daß über dessen Strom/Spannungssteuerung 122 und gegebenenfalls dessen Temperaturstabilisierung 116 die Frequenz des Laseroszillators 94 soweit geändert wird, bis diese Schwebungsfrequenz bei der gemessenen Intensität bei jedem Matrixelement 52 bzw. 54 nicht mehr auftritt (5).
Diese Schwebungsfrequenz läßt sich ebenfalls durch die Rechnereinheit 72 feststellen. Diese steuert dann über das Bussystem 76 eine Frequenzsteuerung 170, welche ihrerseits wiederum über ein Bussystem 172 die einzelnen Strom/ Spannungssteuerungen 122 und die einzelnen Temperaturstabilisierungen 116 der einzelnen Halbleiterlasereinheiten 18 ansteuert um die Frequenz des Laseroszillators 94 im gewünschten Maße zu variieren.
Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Phasenjustiereinrichtung 82 ist in einem dem Ende 112 zugewandten Bereich der Monomodefaser 20 angeordnet. Im einfachsten Fall umfaßt dies ein Phasenjustierelement mit einem Element zur Erwärmung des Materials der Monomodefaser 20 in einem Abschnitt 130, wodurch sich die Brechzahl des Materials der Monomodefaser 20 im Bereich des Abschnitts 130 ändert und sich somit auch die Phasenlage der den Abschnitt 130 durchsetzenden Laserstrahlung ändern läßt.
Beispielsweise läßt sich die Erwärmung des Abschnitts 130 durch Einkopplung von Hochfrequenz über eine Spule realisieren.
Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel eines Phasenjustierelements, dargestellt in 6, sitzt vor dem Ende 112 ein denselben Durchmesser wie die Monomodefaser 20 aufweisendes Faserstück 132 aus einem Pockelseffekt zeigenden Material.
Eine Einkopplung der Laserstrahlung 106 erfolgt dabei durch das Kopplungselement 110 in ein Ende 134 des Faserstücks 132, welches auf der entgegengesetzten Seite zu dem an das Ende 112 anschließenden Ende 136 des Faserstücks 132 liegt. Das Ende 136 des Faserstücks 132 schließt sich dabei unmittelbar an das Ende 112 der Monomodefaser an, so daß die Laserstrahlung von dem Faserstück 132 direkt in die Monomodefaser 20 übertritt.
Das Faserstück 132 trägt seinerzeit zwei in Längsrichtung 138 desselben im Abstand voneinander angeordnete Kontakte 140 und 142, die zwischen sich einen Abschnitt 144 des Faserstücks einschließen. Durch Anlegen einer Spannung zwischen den Kontakten 140 und 142 tritt in dem Abschnitt 144 ein Pockelseffekt auf, mittels welchem sich die Phasenlage der diesen Abschnitt durchsetzenden Laserstrahlung 106 variieren läßt.
Im übrigen ist das zweite Ausführungsbeispiel identisch wie das erste ausgebildet, so daß diesbezüglich auf die Ausführungen zum ersten Ausführungsbeispiel verwiesen wird.
Ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Phasenjustierelements ist, wie in 7 dargestellt, in die Laserdiode 90 integriert. Bei diesem. dritten Ausführungsbeispiel ist die laseraktive Schicht 92 des Laseroszillator 94 von der laseraktiven Schicht 152 des Laserverstärkers 104 getrennt und zusätzlich ist zum Betrieb des Laserverstärkers 104 eine separate Kontaktierung 154 vorgesehen.
Durch eine separate Strom- und Spannungsregelung 156 für den Laserverstärker 104 ist es somit möglich, durch Variation von Strom und Spannung in der zum Laserverstärker 104 gehörenden laseraktiven Schicht 152 auch den Brechungsindex in dieser laseraktiven Schicht zu verändern und somit auch bereits innerhalb des Laserverstärkers 104 die Phasenlage der Laserstrahlung 106 zu verändern.
Zusätzlich ist die laseraktive Schicht 152 anders ausgebildet als die laseraktive Schicht 92 des Laseroszillators 94, vorzugsweise weist sie eine andere Brechzahl auf, so daß über die Stromsteuerung in der laseraktiven Schicht 152 in einfacher Weise eine Steuerung der Phasenlage möglich ist.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Halbleiterlasereinheit 18', dargestellt in 8, ist das Kopplungselement 110 lediglich als reflektierende Fläche ausgebildet und die Fokussierung, insbesondere die beugungsbegrenzte Einkopplung der Laserstrahlung 106 in das Ende 112 der Monomodefaser 20, erfolgt über eine zusätzlich vorgesehene Linse 160, welche zwischen dem Kopplungselement 110 und dem Ende 112 angeordnet und vorzugsweise ebenfalls vom Substrat 114 der Laserdiode 90 getragen ist.
Im übrigen ist die Laserdiode 90 in gleicher Weise ausgebildet wie beim Ausführungsbeispiel gemäß 5, so daß dieselben Bezugszeichen verwendet werden und diesbezüglich auch vollinhaltlich auf die in 5 dargestellte Laserdiode Bezug genommen wird.
Bei einem dritten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Halbleiterlasereinheit 18'' ist die laseraktive Schicht 92'' von der Laserstrahlung 100'' in einer Richtung 162 senkrecht zur Schichtebene 164 der laseraktiven Schicht durchstrahlt, wobei beiderseits der laseraktiven Schicht Braggreflektoren 96'', 98'' als Phasengitter angeordnet sind.
Die gesamte Halbleiterlasereinheit 18'', dargestellt in 9, ist auf einem Substrat 114'' aufgebaut und auf einer Unterseite und einer Oberseite mit Kontakten 166 bzw. 168 versehen, über die die Stromzuführung erfolgt, wobei der Kontakt 166 die Laserstrahlung 100'' durch eine Öffnung 169 hindurchtreten läßt.
Im übrigen ist diese Halbleiterlasereinheit 18'' vergleichbar aufgebaut wie die Halbleiterlasereinheiten 18 und 18', so daß bezüglich weiterer Einzelheiten auf die Ausführungen zu diesen verwiesen wird.
Eine zweite Variante eines erfindungsgemäßen Strahlungserzeugersystems, in 10 als ganzes mit 10' bezeichnet, weist ebenfalls eine Vielzahl von Halbleiterlasereinheiten 180₁ _bis _N mit einem Laseroszillator 182 und einem nachgeschalteten Laserverstärker 184 auf, wobei ein einziger Laseroszillator 182 eine Basislaserstrahlung 186 erzeugt, welche einer Vielzahl von Laserverstärkern 184₁ _{bis N} zugeführt wird, die ihrerseits dann die Laserstrahlung 188₁ _{bis N} erzeugen, die jeweils in die einzelnen Monomodefasern 20₁ _bis
N eingekoppelt wird, wobei zusätzlich noch für die aus jedem einzelnen Laserverstärker kommende Laserstrahlung 188₁ _{bis N} eine Phasenjustiereinrichtung 82₁ _{bis N} vorgesehen ist.
Der Laseroszillator 182 ist seinerseits identisch ausgebildet wie beispielsweise die Laserdiode 90 in 6, so daß bezüglich einzelner Merkmale die gleichen Bezugszeichen Verwendung finden und darüber hinaus auf die Ausführungen zur 6 Bezug genommen werden kann.
Die sich ausbreitende Laserstrahlung 106 ist dabei die Basislaserstrahlung 186, welche einen Strahlungskegel mit einem ungefähr ovalen Querschnitt 190 bildet, dessen große Achse parallel zur laseraktiven Schicht 92 ausgerichtet ist und dessen kleine Achse senkrecht zu dieser verläuft.
Ein derartiger Strahlungskegel wird durch eine oszillatorseitige Strahlformungsoptik 192 in eine als ebene Welle 194 sich ausbreitende Basislaserstrahlung 186 umgeformt. Die ebene Welle 194 trifft dabei auf einen ersten Strahlteiler 196₁ , welcher teildurchlässig ausgebildet ist, und einen ersten Teil 198₁ zu einer verstärkerseitigen Strahlformungsoptik 200₁ passieren läßt, die ihrerseits wiederum den sich als ebene Welle ausbreitenden Teil 198₁ in Form eines Kegels 202₁ auf eine laseraktive Schicht 204 des Laserverstärkers 184₁ fokussiert. In der laseraktiven Schicht 204 wird die Basislaserstrahlung in bekannter Weise verstärkt und tritt nun als Laserstrahlung 188₁ aus diesem aus. Danach wird die Laserstrahlung 188₁ durch eine Abbildungsoptik 206₁ wiederum in die Monornodefasern 20₁ eingekoppelt, wobei beispielsweise den Monomodefasern 20₁ die Phasenjustiereinrichtung 82₁ vorgeschaltet ist.
Der erste Strahlteiler 196₁ koppelt ferner einen weiteren Teilstrahl 208 der ebenen Welle 194 durch Reflektion aus und fokussiert diesen auf einen zweiten Strahlteiler 196₂ , welcher wiederum aus dem Teilstrahl 208 einen Teilstrahl 198₂ auskoppelt, der seinerseits über eine verstärkerseitige Strahlformungsoptik 200₂ auf den Laserverstärker 184₂ fokussiert wird, so daß dieser die Laserstrahlung 188₂ erzeugt, die wiederum über die Strahlformungsoptik 206₂ in die Monomodefaser 20₂ eingekoppelt wird.
Der Teilstrahl 208 durchsetzt weitere Strahlteiler 196₃ bis 196_N , die ebenfalls wiederum Teilstrahlen 198₃ bis 198_N auskoppeln. Die jeweiligen Laserverstärker 184₃ bis 184_N erzeugen aufgrund dieser die Laserstrahlung 188₃ bis 188_N , welche in die entsprechenden Monomodefasern 20₃ bis 20_N eingekoppelt wird.
Der Vorteil der zweiten Variante des erfindungsgemäßen Strahlungserzeugersystems 10' ist darin zu sehen, daß keine Frequenzstabilisierung bei den einzelnen Halbleiterlasereinheiten 180 erforderlich ist, da alle Halbleiterlasereinheiten 180₁ _bis _N denselben Laseroszillator 18₂ zur Erzeugung der Basislaserstrahlung 186 mit einer dem Laseroszillator 182 eigenen Frequenz "benutzen", so daß zwangsläufig die Laserstrahlung 188₁ _bis _N aller Laserverstärker 184₁ _bis _N dieselbe Frequenz aufweist.
Aus diesem Grund ist lediglich eine Abstimmung der Phasenlage der Laserstrahlung erforderlich, wie bereits im Zusammenhang mit dem ersten Ausführungsbeispiel ausführlichst beschrieben.
Ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Halbleiterlasersystems basiert beispielsweise auf dem ersten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Halbleiterlasersystems mit einem Strahlungserzeugersystem 10 gemäß der ersten Variante.
Im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel sind allerdings mindestens jeweils zwei Halbleiterlasereinheiten 18₁ und 18₂ , 18₃ und 18₄ usw. zu einer Gruppe zusammengefaßt und arbeiten mit einer gegenüber der jeweils vorausgehenden Gruppe von Halbleiterlasereinheiten der darunterliegenden Ordnungszahl um einen konstanten Betrag verschiedenen Frequenz. Beispielsweise ist die Frequenz der Gruppe aus den Halbleiterlasereinheiten 18₃ und 18₄ um 10 MHz höher als die Frequenz der Gruppe aus den Halbleiterlasereinheiten 18₁ und 18₂ die Frequenz der Gruppe aus den Halbleiterlasereinheiten 18₅ und 18₆ ist um 10 MHz höher als die Frequenz der Gruppe aus den Halbleiterlasereinheiten 18₃ und 18₄ .
Die beiden Faserendflächen 28₁ und 28₂ , 28₃ und 28₄ , usw., die den jeweils eine Gruppe bildenden Halbleiterlasereinheiten 18₁ und 18₂ , 18₃ und 18₄ , usw. zugeordnet sind, sind ferner noch symmetrisch zu einer für alle Gruppen gemeinsamen Symmetrieachse, vorzugsweise einer Mittelachse 214 der Gesamtlaserstrahlung 14', angeordnet (11).
Die Einstellung der einzelnen Frequenzen der einzelnen Halbleiterlasereinheiten 18₁ _bis _N erfolgt dabei in gleicher Weise wie im Zusammenhang mit dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben, allerdings mit dem Unterschied, daß die Ansteuerung der jeweiligen Halbleiterlasereinheit 18₁ _bis _N derart erfolgt, daß sich nicht die Schwebungsfrequenz Null einstellt, sondern eine Schwebungsfrequenz relativ zum Halbleiterlaser 18R, die der gewünschten Frequenzdifferenz entspricht. D.h. beispielsweise, daß die Halbleiterlasereinheiten 18₁ und 18₂ so angesteuert werden, daß sich gegenüber der Halbleiterlasereinheit 18R die Schwebungsfrequenz Null einstellt, die Halbleiterlasereinheiten 18₃ und 18₄ so, daß sich gegenüber der Halbleiterlasereinheit 18R die Schwebungsfrequenz 10 MHz einstellt, die Halbleiterlasereinheiten 18₅ und 18₆ so, daß sich gegenüber der Halbleiterlasereinheit 18R die Schwebungsfrequenz 20 MHz einstellt usw.
Damit erzeugt jede Gruppe von Halbleiterlasereinheiten 18₁ _bis _N eine Laserstrahlung mit einer konstanten, allerdings gegenüber den anderen Gruppen von Halbleiterlasereinheiten um eine jeweils festgelegte Differenz unterschiedlichen Frequenz.
Die Schwebungsfrequenzen werden – wie in 12 dargestellt – elektrisch, beispielsweise in Form einer Grundfrequenz von 10 MHz und in Form von höheren Harmonischen zur Grundfrequenz 10 MHz durch einen Frequenzgenerator 216 erzeugt und als Referenzfrequenzen für die Einstellung der Frequenz einer jeden Gruppe dem Rechner 72 vorgegeben, der dann über das Bussystem 76 und die Frequenzsteuerung 170 sowie das Bussystem 172 die Frequenzen einstellt. Ferner. erfolgt die Einstellung der Schwebungsfrequenzen in definierter vorgegebener Phasenlage zu den dargelegten Referenzfrequenzen über die Phasensteuerung 78 und das Bussystem 80 in im Zusammenhang mit dem ersten Ausführungsbeispiel bereits dargelegter Art und Weise.
Durch Vergleich der jeweils mit dem Phasendetektor 40 gemessenen Phasenlagen der Schwebungsfrequenzen mit der Phasenlage der Referenzfrequenzen und Einstellung einer definierten für alle Laserstrahlungen gleichen Phasenlage zu den Referenzfrequenzen, beispielsweise der Phasendifferenz Null, erfolgt eine Korrektur der Phasenlage über die dafür vorgesehenen Phasenjustiereinrichtungen 82 für die Laserstrahlung jeder der Halbleiterlasereinheiten 18, so daß insgesamt die Phasenlagen der Laserstrahlungen jeder der Halbleiterlasereinheiten 18₁ _bis _N miteinander zu einem festgelegten Zeitpunkt phasenkorreliert sind.
Die Vereinigung der Laserstrahlungen aller Halbleiterlasereinheiten 18₁ _bis _N ergibt in der Gesamtlaserstrahlung 14 eine in 13 über der Zeit dargestellte Intensitätsverteilung dergestalt, daß mit einem Zeitabstand von t = 1/ΔV gleich dem inversen konstanten Frequenzabstand ΔV der aufeinanderfolgenden Gruppen u von Halbleiterlasereinheiten 18₁ _bis _N einzelne Intensitätsmaxima M auftreten, während zwischen diesen in ihrer Intensität kleinere, vernachlässigbare Maxima aufweist.
Bei u kontinuierlich arbeitenden Gruppen von Halbleiterlasereinheiten mit der Gruppenleistung P und jeweils der Frequenz V_u = V_o + u × ΔV ergeben sich

– eine Spitzenleistung bei den Intensitätsmaxima M von ∼ u²P
– eine Folgefrequenz der Intensitätsmaxima M von n V
– und eine Linienbreite bei den Intensitätsmaxima M von

Bei einer Frequenzdifferenz von 10 MHz beträgt beispielsweise der Abstand der Maxima M auf der Zeitachse 10^–7 sek. Somit zeigt die Gesamtlaserstrahlung 14' in definierten Zeitabständen einzelne aufeinanderfolgende Laserpulse.
Bei einer Variante des zweiten Ausführungsbeispiels ist der Aufbau mit dem des bislang beschriebenen zweiten Ausführungsbeispiels identisch mit dem Unterschied, daß Gruppen nicht nur von zwei sondern von acht Halbleiterlasereinheiten 18₁ bis 18₈ , 18₉ bis 18₁₆ , usw. gebildet wird, deren zugeordnete Faserendflächen 28₁ bis 28₈ , 28₉ bis 28₁₆ , usw. paarweise symmetrisch zur Mittelachse 214 der Gesamtlaserstrahlung 14' angeordnet sind, wie in 14 dargestellt.
Im übrigen lassen sich bei dieser Variante des zweiten Ausführungsbeispiels dieselben Effekte wie beim ersten Ausführungsbeispiel erhalten.

Claims

Halbleiterlasersystem umfassend mehrere jeweils einen Laseroszillator umfassende Halbleiterlasereinheiten (18, 180) zur Erzeugung von Laserstrahlung (106, 188), Kopplungselemente (110), welche die Laserstrahlung (106, 188) in Lichtleitfasern (20) einkoppeln, ein aus den Lichtleitfasern (20) gebildetes Faserbündel (22) als Lichtleitersystem (12), welches ein Ende (24) aufweist, aus dem eine durch die Summe der jeweils von den Halbleiterlasereinheiten (18, 180) erzeugten Laserstrahlungen (106, 188) gebildete Gesamtlaserstrahlung (14) austritt, welche bei Lasertätigkeit aller Halbleiterlasereinheiten (18, 180) eine Zielfläche (16) auf einem zu bestrahlenden Objekt (17) ausleuchtet, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterlasereinheiten (18, 180) in einem stabilisierten phasendefinierten und frequenzdefinierten Modenbetrieb mit derselben Frequenz arbeiten, daß die Lichtleitfasern (20) Monomodefasern sind, daß jeder der Monomodefasern eine der Halbleiterlasereinheiten (18, 180) zugeordnet ist, daß in diese Monomodefaser mittels einem der Kopplungselemente (110) die Laserstrahlung (106, 188) der Halbleiterlasereinheiten (18, 180) verlustarm eingekoppelt ist, daß an dem Ende (24) des Faserbündels (22) ein Phasendetektor (40) angeordnet ist, welcher die Phasenlage der Laserstrahlung (106, 188) jeder Halbleiterlasereinheit (18, 180) mit der Phasenlage einer Referenzlaserstrahlung vergleicht, welche von einer auf derselben Frequenz arbeitenden Halbleiterlasereinheit (18R) erzeugt ist, und daß durch Vergleich der vom Phasendetektor (40) erfaßten Phasenlage für die einzelne Laserstrahlung (106, 188) mit einer vorgegebenen Phasenlage in der Gesamtlaserstrahlung (14) für die einzelnen Laserstrahlungen (106, 188) unabhängig voneinander eine Phasenjustierung auf die vorgegebene Phasenlage erfolgt.
Halbleiterlasersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aus jeder Halbleiterlasereinheit (18, 180) austretende Laserstrahlung (106, 188) hinsichtlich der Phase von der Laserstrahlung (106, 188) der anderen Halbleiterlasereinheiten (18, 180) unabhängig ist.
Halbleiterlasersystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die die Gesamtlaserstrahlung (14) bildenden Laserstrahlungen (106, 188) strahlungsfeldentkoppelt sind.
Halbleiterlasersystem nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Frequenzstabilisierung der Halbleiterlasereinheiten (18) über eine Frequenzsteuerung, insbesondere eine Temperatursteuerung (116) und/oder eine Stromsteuerung (122), erfolgt.
Halbleiterlasersystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede Halbleiterlasereinheit (18) mindestens eine einzeln stromsteuerbare Diodenzone zur Frequenzsteuerung aufweist.
Halbleiterlasersystem nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jede Halbleiterlasereinheit (18, 180) im transversalen Grundmode arbeitet.
Halbleiterlasersystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jede Halbleiterlasereinheit (18, 180) im longitudinalen Einmodenbetrieb arbeitet.
Halbleiterlasersystem nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Phasenjustierung über zwei oder mehr als zwei Phasenjustiereinrichtungen (82) erfolgt, wobei eine erste Phasenjustiereinrichtung eine erste Zeitkonstante und eine zweite Phasenjustiereinrichtung eine zweite Zeitkonstante aufweisen.
Halbleiterlasersystem nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für die Laserstrahlung (106, 188) jeder Halbleiterlasereinheit (18, 180) eine Phasenjustiereinrichtung (82) vorgesehen ist und daß die Phasenjustiereinrichtung (82) eine Steuerung für die Halbleiterlasereinheit (18, 180) umfaßt.
Halbleiterlasersystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenjustiereinrichtung (82) eine Stromsteuerung (156) der Halbleiterlasereinheit (18, 180) umfaßt.
Halbleiterlasersystem nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenjustiereinrichtung (82) eine Temperatursteuerung für die Halbleiterlasereinheit (18, 180) umfaßt.
Halbleiterlasersystem nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß jede Halbleiterlasereinheit (18, 180) mindestens zwei einzeln stromsteuerbare Diodenzonen (92, 152) mit unterschiedlicher Abhängigkeit der Brechzahl vom Diodenstrom aufweist, wobei eine (152) zur Phasensteuerung dient.
Halbleiterlasersystem nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für die Laserstrahlung (106, 188) jeder Halbleiterlasereinheit (18, 180) eine Phasenjustiereinrichtung (82) vorgesehen ist, daß die Phasenjustiereinrichtung (82) ein in der Faser (20) angeordnetes Phasenvariationsglied (130) umfaßt.
Halbleiterlasersystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Phasenvariationsglied (130) in einem sich an die Halbleiterlasereinheit (18, 180) anschließenden Faserendbereich angeordnet ist.
Halbleiterlasersystem nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Phasenvariationsglied (130) durch einen aktiven Faserabschnitt gebildet ist.
Halbleiterlasereinheit nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß in dem aktiven Faserabschnitt eine Phasenanpassung mittels eines elektrooptischen oder magnetooptischen Effekts erzeugbar ist.
Halbleiterlasersystem nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß in dem aktiven Faserabschnitt (130) eine Phasenanpassung mittels einer Temperaturänderung desselben erzeugbar ist.
Halbleiterlasersystem nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für die Laserstrahlung (106, 188) jeder Halbleiterlasereinheit (18, 180) eine Phasenjustiereinrichtung (82) vorgesehen ist und daß die Phasenjustiereinrichtung (82) ein zwischen der Halbleiterlasereinheit (18, 180) und der Monomodefaser (20) angeordnetes Phasenvariationsglied (132) umfaßt.
Halbleiterlasersystem nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Phasenvariationsglied (132) zwischen der Halbleiterlasereinheit (18, 180) und einem dieser zugewandten Ende (112) der Monomodefaser angeordnet ist.
Halbleiterlasersystem nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Phasenvariationsglied (132) eine elektrooptische oder magnetooptische Einheit (144) ist.
Halbleiterlasersystem nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Phasenvariationsglied (132) ein polarisationsdrehendes Element (144) aufweist.
Halbleiterlasersystem nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Phasendetektor (40) ein Interferometer umfaßt.
Halbleiterlasersystem nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Phasendetektor (40) ein Auskoppelelement (42) zur Auskopplung eines Teils der Laserstrahlung (106) jeder Halbleiterlasereinheit (18) aus der Gesamtlaserstrahlung (14) aufweist.
Halbleiterlasersystem nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Phasendetektor (40) eine Detektormatrix (48, 50) aufweist, wobei mindestens jeweils ein selektiv abfragbares Matrixelement (52, 54) ausschließlich die Laserstrahlung (106) einer Halbleiterlasereinheit (18) und die Referenzlaserstrahlung empfängt.
Halbleiterlasersystem nach einem der Ansprüche 22 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Referenzlaserstrahlung leistungs- oder phasenmoduliert ist.
Halbleiterlasersystem nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Referenzstrahlung durch einen Modulator (60) moduliert ist.
Halbleiterlasersystem nach einem der Ansprüche 22 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß der Phasendetektor (40) mit einer Auswerteschaltung (72, 76, 78) verbunden ist, welche die Phasenlage der Laserstrahlung (106, 188) in der Gesamtlaserstrahlung (14) ermittelt und die Phasenlage der Laserstrahlung (106, 188) jeder Halbleiterlasereinheit (18, 180) in der Gesamtlaserstrahlung (14) so steuert, daß die Phasenlage der Laserstrahlung (106, 188) in der Gesamtlaserstrahlung (14) definiert vorgebbar ist.
Halbleiterlasersystem nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Auswerteschaltung (72, 76, 78) die Leistung jeder Laserstrahlung (106, 188) meßbar und über die Ansteuerung der Halbleiterlasereinheit: (18, 180) steuerbar ist.
Halbleiterlasersystem nach Anspruch 27 oder 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteschaltung (72, 76, 78) zur Bestimmung der Phasenlage bei jedem Matrixelement (52, 54) die Leistungsvariationen erfaßt.
Halbleiterlasersystem nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteschaltung (72, 76, 78) über ein Bussystem mit einer Phasensteuerung verbunden ist.
Halbleiterlasersystem nach Anspruch 29 oder 30, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteschaltung (72, 76, 78) über ein Bussystem mit einer Frequenzsteuerung (170, 172) verbunden ist.
Halbleiterlasersystem nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am Ende (24) des Lichtleitersystems (12) Faserendflächen (28) der Monomodefasern (20), aus denen die Laserstrahlung (106, 188) der zugehörigen Halbleiteriasereinheiten (18, 180) austritt, in einer optisch auf die Zielfläche (16) abbildbaren Endfläche (26) des Lichtleitersystems (12) liegen.
Halbleiterlasersystem nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zwischenraum (A) zwischen den Faserendflächen (28) kleiner ist als ein Dreifaches der Faserdicke.
Halbleiterlasersystem nach Anspruch 32 oder 33, dadurch gekennzeichnet, daß die Form der Endfläche (26) an die Form der Oberfläche des zu bestrahlenden Objekts (17) im Bereich der Zielfläche (16) angepaßt ist.
Halbleiterlasersystem nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jede Halbleiterlasereinheit (18, 180) einen laseraktiven Diodenstreifen (90) aufweist.
Halbleiterlasersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 34, dadurch gekennzeichnet, daß jede Halbleiterlasereinheit (18, 180) ein gekoppeltes, im Grundmode arbeitendes Array von laseraktiven Diodenstreifen umfaßt.
Halbleiterlasersystem nach Anspruch 35 oder 36, dadurch gekennzeichnet, daß jede Halbleiterlasereinheit (18, 180) einen Laseroszillator (94, 182) und einen Laserverstärker (104, 184) umfaßt.
Halbleiterlasersystem nach einem der Ansprüche 35 bis 37, dadurch gekennzeichnet, daß jede Halbleiterlasereinheit (18) durch ein Phasengitter (96, 98) modenstabilisiert ist.
Halbleiterlasersystem nach einem der Ansprüche 37 oder 38, dadurch gekennzeichnet, daß alle mit derselben Frequenz arbeitenden Halbleiterlasereinheiten (180₁ _{bis N}) einen gemeinsamen Laseroszillator (182) umfassen, der eine Basislaserstrahlung (186) erzeugt, welche von jeder Halbleiterlasereinheit (180₁ _{bis N}) durch einen eigenen Laserverstärker (184₁ _{bis N}) zu der Laserstrahlung (188₁ _{bis N}) der jeweiligen Halbleiterlasereinheit (180₁ _{bis N}) verstärkt und von diesen in die der jeweiligen Halbleiterlasereinheit (180₁ _{bis N}) zugeordnete Monomodefaser (20₁ _bis _N) eingekoppelt wird.
Halbleiterlasersystem nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, daß Strahlteiler (196₁ _{bis N}) vorgesehen sind, welche die Basislaserstrahlung (186) als Teilstrahlung (198₁ _bis
N) in die jeweiligen Laserverstärker (184₁ _{bis N}) einkoppeln.
Halbleiterlasersystem nach Anspruch 39 oder 40, dadurch gekennzeichnet, daß eine Strahlformungsoptik (192) vorgesehen ist, welche die divergente Basislaserstrahlung (186) in eine sich als ebene Welle ausbreitende Basislaserstrahlung (194) umformt.
Halbleiterlasersystem nach Anspruch 39 oder 41, dadurch gekennzeichnet, daß eine Strahlformungsoptik (200₁ _bis _N) vorgesehen ist, welche die von den Strahlteilern (196₁ _{bis N}) kommende Teilstrahlung (198₁ _bis _N) auf die Laserverstärker (184₁ _bis _N) abbildet.
Halbleiterlasersystem nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Kopplungselement (110) zur Ankopplung der Monomodefaser an die Halbleiterlasereinheit (18) ein vom Substrat (114) der Halbleiterlasereinheit (18) getragenes Abbildungselement (110) umfaßt.
Halbleiterlasersystem nach Anspruch 43, dadurch gekennzeichnet, daß das Abbildungselement (160) den in Richtung parallel zu der Schichtebene (92) der Halbleiterlasereinheit (18) sich aufweitenden Laserstrahl (106) auf die Monomodefaser fokussiert.