WO2010102872A1 - Lichtquelle mit einem diodenlaser und einer vielzahl optischer fasern - Google Patents

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WO2010102872A1 PCT/EP2010/051686 EP2010051686W WO2010102872A1 WO 2010102872 A1 WO2010102872 A1 WO 2010102872A1 EP 2010051686 W EP2010051686 W EP 2010051686W WO 2010102872 A1 WO2010102872 A1 WO 2010102872A1
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optical fibers
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Klaus Stoppel
Werner Herden
Hans-Jochen Schwarz
Andreas Letsch
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Robert Bosch Gmbh
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    • H01S5/02251—Out-coupling of light using optical fibres

Definitions

  • the invention relates to a light source according to the preamble of the independent claim.
  • Such a light source is known from DE 10 2004 006 932 B3 and has a diode laser bar with a plurality of narrow emitters, which are arranged in a row next to each other in the direction of their longitudinal axis.
  • the diode laser bar is associated with a device for beam guidance and beam shaping of the laser beam emerging from it, which contains a plurality of juxtaposed in a row of optical fibers, in which couples the laser beam. It is provided that per emitter, a plurality of very thin optical fibers are used, which are arranged side by side in a row over the entire length of the diode laser, so that the edge regions of the entrance surfaces of the optical fibers are hit by the emission of the diode laser.
  • the invention has for its object to provide a light source in which a high proportion of the emission of a diode laser is coupled into a light guide and transmitted in the light guide.
  • a light source in particular for the optical excitation of a laser device, for example a laser device of a laser ignition system of an internal combustion engine, comprising a diode laser with a plurality of emitters and a light guide, wherein the light guide comprises a plurality of optical fibers and each fiber has a first end and a side surface, wherein the first ends are disposed to the emitters such that light generated by the emitters is coupled into the first ends of the optical fibers, the optical fibers being butted along their side surfaces at least in the region of their first ends solved that the optical fibers have a fiber core and a fiber cladding, wherein the cross-sectional area of the
  • Fiber cladding is low, at least in the region of the first ends compared to the cross-sectional area of the fiber core.
  • the thickness of the fiber cladding is small, at least in the region of the first ends, in comparison to the cross-sectional area of the fiber core.
  • a first end of a fiber means an end of a fiber in the direction of its longitudinal axis, for example, in the case of a cylindrical fiber, a base surface of the cylinder.
  • a lateral surface of a fiber is to be understood as meaning the surface which delimits a fiber perpendicular to its longitudinal axis, for example, in the case of a cylindrical fiber, the lateral surface of the cylinder.
  • Fibers which are butted along their side surfaces are understood to be fibers, all or almost all of which, for example, more than 90% of the fibers, contact immediately adjacent fibers along their side surfaces.
  • the fiber cladding envelops the fiber core at least substantially in the direction perpendicular to the longitudinal axis of the fibers, for example along at least 99.5% of the outer surface of the fiber core.
  • the cross-sectional area of the fiber cladding is small, at least in the region of the first ends compared to the cross-sectional area of the fiber core, can be assumed in particular if the cross-sectional area of the fiber cladding is at least in the
  • Area of the first ends is not greater than 30% of the cross-sectional area of the fiber core, in particular not greater than 10% of the cross-sectional area of the fiber core or even greater than 5% of the cross-sectional area of the fiber core.
  • an optical fiber with a fiber core and a fiber cladding in which the thickness of the fiber cladding is small, at least in the region of the first ends compared to the cross-sectional area of the fiber core, can be assumed in particular if the thickness of the fiber cladding, at least in the region of the first ends, is not sufficient greater than 7% of the square root of the cross-sectional area of the fiber core, in particular not greater than 3% of the square root of the cross-sectional area of the fiber core.
  • a high proportion of the emission of a diode laser is coupled into a light-conducting device and transmitted in the light-conducting device if the cross-sectional area of the fiber core is greater than 70%, in particular greater than 90% or even greater than 95%, of the cross-sectional area, at least in the region of the first ends the fibers.
  • a high proportion of the emission of a diode laser is coupled into a light guide and transmitted in the light guide, when the
  • Thickness of the fiber cladding at least in the region of the first ends is not less than the product of the wavelength of the light generated by the diode laser and the numerical aperture of the fiber, since in this way the effect of frustrated total reflection can be avoided, and if the cladding is too thin Loss of light in the optical fibers leads.
  • a high proportion of the emission of a diode laser is coupled into a light guide if the optical fibers have a numerical aperture of at least 0.4 or have a numerical aperture which corresponds at least to the sine of half the divergence angle of the emission of the emitter in the fast axis.
  • low optical losses occur when coupled into the fibers and a high proportion of the emission of a diode laser is coupled into a light guide if the first ends of the optical fibers have a polish and / or an antireflection coating and / or if the irradiated space between the Emitters and the optical fibers is completely filled with an optically homogeneous medium, for example, an optical gel, especially when its refractive index is suitably chosen.
  • the refractive index of the optically homogeneous medium for example the optical gel should be equal to or about equal, for example not more than 15% different or even not more than 3% different from the refractive index of the fiber, in particular not more than 15% different the refractive index of the fiber core, in particular not more than 3% different from the refractive index of the fiber core.
  • the refractive index of the optically homogeneous medium, for example of the optical gel is not greater than the refractive index of the fiber, in particular not greater than the refractive index of the fiber core, but by up to 15%, in particular by up to 3%, smaller.
  • the first ends of all or almost all of the optical fibers are provided together with a polish or with an antireflection coating.
  • a high proportion of the emission of a diode laser is coupled into a light-conducting device when the first ends of the optical fibers are arranged opposite the emitters and at a distance of a few micrometers.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of an internal combustion engine with a laser ignition device.
  • FIG. 2 schematically shows a laser ignition device in detail.
  • Figures 3a, 3b, 3c and 3d show schematically an example of a light source.
  • Figures 4, 4a show schematically the structure and arrangement of optical fibers.
  • FIG. 4b schematically shows an example of the arrangement of light-conducting device and diode laser.
  • Figures 5a, 5b and 5c show schematically another example of a light source.
  • An internal combustion engine carries in Figure 1 in total the reference numeral 109. It serves to drive a motor vehicle, not shown, or a generator, also not shown.
  • the engine 109 includes a plurality of cylinders 129, one of which is shown in FIG.
  • a combustion chamber 14 of the cylinder 129 is bounded by a piston 16.
  • Fuel 229 enters the combustion chamber 14 directly through an injector 18, which is connected to a fuel pressure accumulator 209.
  • Fuel 229 injected into the combustion chamber 14 is ignited by means of a laser pulse 24 which is emitted by an ignition device 27 comprising a laser device 11 into the combustion chamber 14 and focused by means of focusing optics 261.
  • the laser device 11 is fed by a light source 10 via a light guide 12 with a pumping light.
  • the light source 10 is controlled by a control and regulating device 32, which also controls the injector 18.
  • the light source 10 also includes a diode laser 13, which outputs a corresponding pumping light via the light-guiding device 12 to the laser device 11 as a function of a control current.
  • FIG. 2 schematically shows a detailed view of the solid-state laser 260 of the laser device 11 from FIG. 1.
  • the solid-state laser 260 has a laser-active solid, referred to below as a laser crystal 44, which has a crystal called a Q-switch Quality switch 46, optical is subordinate.
  • the solid-state laser 260 also has a coupling-in mirror 42 and a coupling-out mirror 48.
  • the components of the solid state laser 260 are monolithic in this example, that is, they are largely non-detachably connected to each other, for example by bonding and / or coating.
  • the laser crystal 44 is acted upon by pumping light 28a through the coupling-in mirror 42, so that optical pumping and the formation of a population inversion in the laser crystal 44 occur.
  • the passive Q-switch 46 is in its idle state, in which it has a relatively low transmission for the light to be generated by the laser device 11. In this way, the process of stimulated emission and thus the generation of laser radiation are initially suppressed.
  • the pumping time increases, that is, when it is exposed to the pumping light 28a, the radiation intensity in the solid-state laser 260 rises, so that the passive Q-switch 46 finally fades. This increases his
  • the laser pulse 24 is, optionally using another light guide (not shown) or directly, coupled through a likewise not shown combustion chamber window of the laser device 11 in the combustion chamber 14 ( Figure 1) of the engine 109, so that existing therein fuel 229 or air / Fuel mixture is ignited.
  • FIGS 3a, 3b, 3c and 3d show a schematic view of an embodiment of a light source 10.
  • the diode laser 13 encompassed by the light source 10 has the design of a so-called diode laser bar. It thus has a plurality of juxtaposed emitters 131.
  • the emitters 131 have a side surface 1310 through which the light generated by the emitters 131 exit.
  • This side surface 1310 typically has an approximately rectangular shape with a short, for example 1 ⁇ m long, first side 1311, which is commonly referred to as a fast axis, and a longer, for example 10-500 ⁇ m, second side, which is usually referred to as a slow axis 1312.
  • the light generated by the emitters 131 and emerging from the side surfaces 1310 each has the shape of a cone of light, wherein the half-opening angle of the cone of light in the plane of the fast-axis is typically in the range of 30 ° to 60 ° and generally greater than that Aperture angle of the light cone in the plane of the slow axis, which is typically only a few degrees.
  • the diode laser 13 has the form of a so-called diode laser bar
  • the invention is not limited to such a design, but also includes, for example, diode laser 13 with other arrangements of
  • Emitters 131 for example, arrangements having emitters 131 in multiple layer planes, these layer planes are offset for example in the direction of the fast axis by a few microns to each other, for example, so-called diode laser stacks or nanostricks.
  • the light guide device 12 likewise encompassed by the light source 10 has a plurality of fibers 121, also referred to as optical fibers 121, the fibers 121 each having a first end 1211 and a second end 1212.
  • the fibers 121 are arranged in the region of their first ends 1211 in a position next to one another. Furthermore, the fibers 121 are arranged in the region of their first ends 1211 such that the end faces 1216 of the fibers 121 associated with the first ends 1211 lie together in one plane.
  • the fibers 121 are arranged in the region of their first ends 1211 along their side surfaces 1217 in abutment, that is arranged so that all fibers 121 or almost all fibers 121, for example, more than 90% of the fibers 121, immediately adjacent fibers 121 in the region touching first ends 1211.
  • the end faces 1216 of the fibers 121 have a substantially rectangular shape
  • cross-sections of the fibers 121 in the region of their first ends 1211 have a substantially rectangular shape.
  • the fibers 121 in the region of their first ends 1211 contact each other flatly along approximately planar regions of the side surfaces 1217 of the fibers 121.
  • the invention is Of course, not limited to fibers 121 having in the region of their first ends 1211 substantially rectangular cross-sections.
  • cross sections may also be trapezoidal or have curved sides, wherein it is preferred that the fibers 121 contact each other flatly along their side surfaces 1217 in the region of their first ends 1211 and that the end faces 1216 of the fibers 121 lie together in one plane, wherein the end faces 1216 of the fibers 121 together as close as possible, that is without inclusions free surfaces lie.
  • the end faces 1216 of the fibers 121 and cross sections of the fibers 121 have an at least substantially identical surface area, which is preferably between 3000 ⁇ m 2 and 5000 ⁇ m 2 .
  • the end faces 1216 of the fibers 121 and cross sections of the fibers 121 which lie in the region of the first ends 1211 of the fibers 121, the shape of a rectangle whose side lengths form a ratio of about 0.78 or pi / 4, wherein the Preferably, fibers 121 contact along the short sides of the rectangles.
  • a cross section of a fiber 121 is to be understood as a cross section perpendicular to the longitudinal axis 1219 of the fiber 121.
  • the fibers 121 consist of at least one glass, each individual fiber 121 preferably consisting of at least two different glasses. Types of glass to the
  • flint glasses and / or soda lime glasses.
  • FIG. 4 shows a section of the light-conducting device 12, in particular of the end faces 1216 which are associated with the first ends 1211 of the fibers 121 and which represent cross-sections of the fibers 121 in the region of their first ends 1211.
  • a fiber sizing 1215 laterally surrounding the fiber cladding 1214 is also visible.
  • Both the end face 1216 of the fiber 121 and cross sections of the fibers 121 in the region of their first ends 1211 have an almost rectangular shape in this example.
  • cross-sections of the fiber core 1213 and of the fiber core 1213 and cladding 1214 composite structure and the fiber core 1213 and cladding 1214 and Fiber size 1215 composite structure nearly rectangular cross sections.
  • the thickness of the fiber cladding 1214, at least in the region of the first ends 1211 of the fibers 121 compared to the cross-sectional area, in particular compared to the square root area of the cross-sectional area, of the fiber core 1213 is low, thereby achieving that a high proportion of the fiber Emission of the diode laser 13 in fiber cores 1213 coupled, where it can be guided loss.
  • the fiber core 1213 is made of a first material
  • the fiber cladding 1214 is made of a second material
  • the fiber sizing 1215 is made of a third material, wherein the first material for the light generated by the diode laser 13, whose wavelength is for example 808 nm, has a refractive index ni, the second material being generated by the diode laser 13 Light has a refractive index n 2
  • the third material has a refractive index n 3 for the light generated by the diode laser 13, and where ni> n 2 > n 3 > 1.
  • the fiber core 1213 in the region of the first ends 1211 of the fiber 121 has a nearly rectangular shape and edge lengths of 60 microns and 77 microns, the
  • Fiber cladding 1214 forms an approximately 2 ⁇ m thick layer and the fiber size 1215 forms an approximately 0.05 ⁇ m thick layer.
  • the first material, the material of the fiber core 1213, is a glass having a refractive index between 1.5 and 1.6, for example, flint glass.
  • the second material, the material of the fiber cladding 1214, is a glass having a refractive index between 1.4 and 1.5, for example soda-lime glass.
  • the third material, the material of the fiber sizing 1215 is a plastic and has a refractive index of between 1.15 and 1.35.
  • the sizing 1215 additionally has the function of improving the durability of the fibers 121.
  • the fiber sizing 1215 may be a coating of varnish (acrylate or plastic).
  • the first ends 1211 and / or the second ends 1212 of the fibers 121 may comprise a polish and / or, as shown in FIG. 4 a, an antireflection layer 15.
  • a polish and / or such antireflection layer 15 is designed so that it reduces optical losses on entry / exit in / from the light guide 12.
  • an optically homogeneous medium 17 for example an optical gel, preferably with a gel in that optical losses in the coupling of the light generated by the emitters 131 of the diode laser 13 into the fibers 121 and / or have a refractive index equal to or equal to, for example not more than 15% different, the refractive index of the fiber core ni is.
  • the first ends 1211 of the fibers 121 at a distance of 1 ⁇ m to 10 ⁇ m in front of the emitters 131 of the diode laser 13.
  • the fibers 121 are connected to a fiber carrier 20 in the region of their first ends 1211.
  • the fiber carrier 20 used in this example has the shape of a cuboidal disk, extends across the width in which the fibers 121 are arranged, for example, about 20 mm, has a length of 1 mm, oriented in the direction of the longitudinal axes 1219 of the fibers 121 20 mm, for example up to 10 mm.
  • the fiber carrier 20 terminates flush on its side facing the diode laser 13 with the end faces 1216 of the fibers 121.
  • the height of the fiber carrier 20 is in the range of a few tenths of a millimeter to a few millimeters and is typically many times higher than the height of the fibers 121.
  • the fiber carrier 20 consists of a glass and is bonded to the fibers 121 in the region of their first ends 1211.
  • the fiber carrier 20 is made of a glass which has lower hardness at room temperature, a comparable coefficient of thermal expansion and / or a higher softening temperature compared to the type of glass or the types of glass constituting the fibers 121.
  • Types of glass used are, for example, float glasses.
  • the region referred to herein as the region of the first ends 1211 of the fibers 121, is to be understood as the region of the fibers 121 in which the fibers 121 are arranged on the fiber carrier 20.
  • the composite of fibers 121 and fiber carrier 20 is fixed relative to the diode laser 13, for example by gluing. Another way is to get a fixation through Make clamps so that they can be loosened at a later time, for example, for disassembly or readjustment.
  • FIGS. 5a, 5b and 5c A further embodiment is shown in FIGS. 5a, 5b and 5c.
  • This further embodiment differs from the embodiment illustrated in FIGS. 3 a, 3 b and 3 c in that the fibers 121 are arranged not only on a fiber carrier 20 in the region of their first ends 1211 but are arranged between the fiber carrier 20 and a second fiber carrier 21 ,
  • the fiber carrier 20 and the second fiber carrier 21 each have the shape of a cuboid glass disc and are, for example, the same size.
  • the fiber carrier 20 and the second fiber carrier 21 have the dimensions given in the preceding example for the fiber carrier 20.
  • the surface of the fiber carrier 20 facing the fibers 121 and the surface of the second fiber carrier 21 facing the fibers 121 are parallel to one another, so that the gap remaining between the fiber carriers 20, 21 has a uniform height.
  • the fiber 121 facing surface of the fiber carrier 20 and the fibers 121 facing surface of the second fiber carrier 20 are tilted to each other so that the remaining between the fiber carriers 20, 21 gap in the region of the end faces 1216 of the fibers 121 has a lower height than in the region of the fiber carrier opposite the end faces 1216 of the fibers 121
  • a tilting takes place at an angle of 0.1 ° to 2.5 °, for example 0.2 ° to 0.5 °.
  • a continuous taper of the fibers 121 is provided.
  • the continuous transition between a cross-sectional shape useful for coupling into the fibers 121 and a cross-sectional shape useful for the fibers in the fibers 121 avoids abrupt transitions which are potential mechanical weak points.
  • the two fiber carriers 20, 21 can have similar, in particular identical, properties with respect to their material.
  • the second fiber carrier 21 preferably consists of a glass, which has a lower hardness at room temperature and / or a comparable coefficient of thermal expansion and / or a higher softening temperature compared to the type of glass or to the types of glass making up the fibers 121.

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Abstract

Lichtquelle, insbesondere zur optischen Anregung einer Lasereinrichtung (11), beispielsweise einer Lasereinrichtung (11) eines Laserzündsystems einer Brennkraftmaschine (109), umfassend einen Diodenlaser (13) mit einer Vielzahl von Emittern (131) und eine Lichtleiteinrichtung (12), wobei die Lichtleiteinrichtung (12) eine Vielzahl optischer Fasern (121) umfasst und jede Faser (121) ein erstes Ende (1211) und eine Seitenfläche (1217) aufweist, wobei die ersten Enden (1211) derart zu den Emittern (131) angeordnet sind, dass durch die Emitter (131) erzeugtes Licht in die ersten Enden (1211) der optischen Fasern (121) eingekoppelt wird, wobei die optischen Fasern (121) zumindest im Bereich ihrer ersten Enden (1211) entlang ihrer Seitenflächen (1217) auf Stoß angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die optischen Fasern (121) einen Faserkern (1213) und einen Fasermantel (1214) aufweisen, wobei die Querschnittsfläche des Fasermantels (1214) zumindest im Bereich der ersten Enden (1211) im Vergleich zur Querschnittsfläche des Faserkerns (1213) gering ist.

Description

Beschreibung
Titel
LICHTQUELLE MIT EINEM DIODENLASER UND EINER VIELZAHL OPTISCHER FASERN
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Lichtquelle gemäß dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs.
Eine derartige Lichtquelle ist aus der DE 10 2004 006 932 B3 bekannt und weist einen Diodenlaserbarren mit einer Vielzahl von schmalen Emittern auf, die in Richtung ihrer Längsachse in einer Reihe nebeneinander angeordnet sind. Dem Diodenlaserbarren ist eine Einrichtung zur Strahlführung und Strahlformung des aus ihm austretenden Laserstrahls zugeordnet, die eine Vielzahl von in einer Reihe nebeneinander angeordneten Lichtleitfasern enthält, in die der Laserstrahl einkoppelt. Hierbei ist vorgesehen, dass pro Emitter eine Mehrzahl von sehr dünnen Lichtleitfasern eingesetzt werden, die nebeneinander in einer Reihe über die gesamte Länge des Diodenlasers angeordnet werden, sodass auch die Randbereiche der Eintrittsflächen der Lichtleitfasern von der Emission des Diodenlasers getroffen werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lichtquelle anzugeben, bei der ein hoher Anteil der Emission eines Diodenlasers in eine Lichtleiteinrichtung eingekoppelt und in der Lichtleiteinrichtung übertragen wird.
Offenbarung der Erfindung Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Lichtquelle, insbesondere zur optischen Anregung einer Lasereinrichtung, beispielsweise einer Lasereinrichtung eines Laserzündsystems einer Brennkraftmaschine, umfassend einen Diodenlaser mit einer Vielzahl von Emittern und eine Lichtleiteinrichtung, wobei die Lichtleiteinrichtung eine Vielzahl optischer Fasern umfasst und jede Faser ein erstes Ende und eine Seitenfläche aufweist, wobei die ersten Enden derart zu den Emittern angeordnet sind, dass durch die Emitter erzeugtes Licht in die ersten Enden der optischen Fasern eingekoppelt wird, wobei die optischen Fasern zumindest im Bereich ihrer ersten Enden entlang ihrer Seitenflächen auf Stoß angeordnet sind, dadurch gelöst, dass die optischen Fasern einen Faserkern und einen Fasermantel aufweisen, wobei die Querschnittsfläche des
Fasermantels zumindest im Bereich der ersten Enden im Vergleich zur Querschnittsfläche des Faserkerns gering ist.
Dies kann insbesondere damit einhergehen, dass die Dicke des Fasermantels zumindest im Bereich der ersten Enden im Vergleich zur Querschnittsfläche des Faserkerns gering ist.
Unter einem ersten Ende einer Faser ist hierbei ein Ende einer Faser in Richtung seiner Längsachse zu verstehen, beispielsweise bei einer zylindrischen Faser eine Grundfläche des Zylinders. Unter einer Seitenfläche einer Faser ist dabei die Fläche zu verstehen, die eine Faser senkrecht zu ihrer Längsachse begrenzt, beispielsweise bei einer zylindrischen Faser die Mantelfläche des Zylinders. Unter Fasern, die entlang ihrer Seitenflächen auf Stoß angeordnet sind, sind Fasern zu verstehen, von denen alle oder fast alle, zum Beispiel mehr als 90% der Fasern, unmittelbar benachbarte Fasern entlang ihrer Seitenflächen berühren.
Durch die geringe Querschnittsfläche und/oder die geringe Dicke des Fasermantels im Vergleich zur Querschnittsfläche des Faserkerns im Bereich der ersten Enden wird erreicht, dass ein hoher Anteil der Emission des Diodenlasers in Faserkerne einkoppelt und dort verlustarm geführt werden kann. Der Anteil der Emission des Diodenlasers, der die Stirnfläche einer Faser im Bereich des Fasermantels trifft und dort nicht oder nur mit hohen Verlusten geführt werden kann, ist hierdurch stark reduziert.
Es ist insbesondere vorgesehen, dass der Fasermantel den Faserkern in Richtung senkrecht zur Längsachse der Fasern zumindest weitgehend, zum Beispiel entlang mindestens 99,5% der Außenfläche des Faserkerns umhüllt. Von einer optischen Faser mit einem Faserkern und einem Fasermantel, bei der die Querschnittsfläche des Fasermantels zumindest im Bereich der ersten Enden im Vergleich zur Querschnittsfläche des Faserkerns gering ist, kann insbesondere dann ausgegangen werden, wenn die Querschnittsfläche des Fasermantels zumindest im
Bereich der ersten Enden nicht größer ist als 30% der Querschnittsfläche des Faserkerns, insbesondere nicht größer ist als 10% der Querschnittsfläche des Faserkerns oder sogar nicht größer ist als 5% der Querschnittsfläche des Faserkerns.
Von einer optischen Faser mit einem Faserkern und einem Fasermantel, bei der die Dicke des Fasermantels zumindest im Bereich der ersten Enden im Vergleich zur Querschnittsfläche des Faserkerns gering ist, kann insbesondere dann ausgegangen werden, wenn die Dicke des Fasermantels zumindest im Bereich der ersten Enden nicht größer ist als 7% der Quadratwurzel der Querschnittsfläche des Faserkerns, insbesondere nicht größer ist als 3% der Quadratwurzel der Querschnittsfläche des Faserkerns.
Vorteilhaft wird ein hoher Anteil der Emission eines Diodenlasers in eine Lichtleiteinrichtung eingekoppelt und in der Lichtleiteinrichtung übertragen, wenn die Querschnittsfläche des Faserkerns zumindest im Bereich der ersten Enden größer ist als 70%, insbesondere größer als 90% oder sogar größer als 95%, der Querschnittsfläche der Fasern.
Vorteilhaft wird ein hoher Anteil der Emission eines Diodenlasers in eine Lichtleiteinrichtung eingekoppelt und in der Lichtleiteinrichtung übertragen, wenn die
Dicke des Fasermantels zumindest im Bereich der ersten Enden nicht geringer ist als das Produkt aus der Wellenlänge des von dem Diodenlaser erzeugten Lichts und der numerischen Apertur der Faser, da auf diese Weise der Effekt der frustrierten Totalreflexion vermieden werden kann, der bei zu dünnem Fasermantel zu Verlusten an Licht in den optischen Fasern führt.
Vorteilhaft wird ein hoher Anteil der Emission eines Diodenlasers in eine Lichtleiteinrichtung eingekoppelt, wenn die optischen Fasern eine numerische Apertur von mindestens 0,4 aufweisen oder eine numerische Apertur aufweisen, die mindestens dem Sinus des halben Divergenzwinkels der Emission der Emitter in der Fast Axis entspricht. Vorteilhaft ergeben sich geringe optische Verluste beim Einkoppeln in die Fasern und es wird ein hoher Anteil der Emission eines Diodenlasers in eine Lichtleiteinrichtung eingekoppelt, wenn die ersten Enden der optischen Fasern eine Politur und/oder eine Antireflexbeschichtung aufweisen und/oder wenn der durchstrahlte Raum zwischen den Emittern und den optischen Fasern vollständig mit einem optisch homogenen Medium, zum Beispiel einem optischen Gel ausgefüllt ist, insbesondere wenn dessen Brechungsindex geeignet gewählt ist. Hierfür sollte der Brechungsindex des optisch homogenen Mediums, zum Beispiel des optischen Gels gleich oder etwa gleich, zum Beispiel um nicht mehr als 15% verschieden oder sogar nicht mehr als 3% verschieden dem Brechungsindex der Faser sein, insbesondere um nicht mehr als 15% verschieden dem Brechungsindex des Faserkerns, insbesondere um nicht mehr als 3% verschieden dem Brechungsindex des Faserkerns sein. Ferner ist bevorzugt, dass der Brechungsindex des optisch homogenen Mediums, zum Beispiel des optischen Gels nicht größer als der Brechungsindex der Faser ist, insbesondere nicht größer als der Brechungsindex des Faserkern ist, sondern um bis zu 15%, insbesondere um bis zu 3%, kleiner.
Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass die ersten Enden sämtlicher oder nahezu sämtlicher optischer Fasern, zum Beispiel mindestens 95% der optischen Fasern der Lichtleiteinrichtung gemeinsam mit einer Politur oder mit einer Antireflexbeschichtung versehen sind.
Vorteilhaft wird ein hoher Anteil der Emission eines Diodenlasers in eine Lichtleiteinrichtung eingekoppelt, wenn die ersten Enden der optischen Fasern den Emittern gegenüber und mit einem Abstand von wenigen Mikrometern angeordnet sind.
Zeichnung
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine mit einer Laserzündeinrichtung.
Figur 2 zeigt schematisch eine Laserzündeinrichtung im Detail. Die Figuren 3a, 3b, 3c und 3d zeigen schematisch ein Beispiel einer Lichtquelle.
Die Figuren 4, 4a zeigen schematisch den Aufbau und die Anordnung von optischen Fasern.
Die Figur 4b zeigt schematisch ein Beispiel der Anordnung von Lichtleiteinrichtung und Diodenlaser.
Die Figuren 5a, 5b und 5c zeigen schematisch ein weiteres Beispiel einer Lichtquelle.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Eine Brennkraftmaschine trägt in Figur 1 insgesamt das Bezugszeichen 109. Sie dient zum Antrieb eines nicht dargestellten Kraftfahrzeugs oder eines ebenfalls nicht dargestellten Generators. Die Brennkraftmaschine 109 umfasst mehrere Zylinder 129, von denen in Figur 1 einer gezeigt ist. Ein Brennraum 14 des Zylinders 129 wird von einem Kolben 16 begrenzt. Kraftstoff 229 gelangt in den Brennraum 14 direkt durch einen Injektor 18, der an einen Kraftstoff- Druckspeicher 209 angeschlossen ist.
In den Brennraum 14 eingespritzter Kraftstoff 229 wird mittels eines Laserimpulses 24 entzündet, der von einer eine Lasereinrichtung 11 umfassenden Zündeinrichtung 27 in den Brennraum 14 abgestrahlt und mittels einer Fokussieroptik 261 fokussiert wird. Die Lasereinrichtung 11 wird von einer Lichtquelle 10 über eine Lichtleiteinrichtung 12 mit einem Pumplicht gespeist. Die Lichtquelle 10 wird von einer Steuer- und Regeleinrichtung 32 gesteuert, die auch den Injektor 18 ansteuert.
Die Lichtquelle 10 umfasst neben der Lichtleiteinrichtung 12 auch einen Diodenlaser 13, der in Abhängigkeit eines Steuerstroms ein entsprechendes Pumplicht über die Lichtleiteinrichtung 12 an die Lasereinrichtung 11 ausgibt.
Figur 2 zeigt schematisch eine Detailansicht des Festkörperlasers 260 der Lasereinrichtung 11 aus Figur 1. Wie aus Figur 2 ersichtlich, weist der Festkörperlaser 260 einen, nachfolgend als Laserkristall 44 bezeichneten, laseraktiven Festkörper auf, dem ein auch als Q-switch bezeichneter Kristall, der passive Güteschalter 46, optisch nachgeordnet ist. Der Festkörperlaser 260 weist ferner einen Einkoppelspiegel 42 und einen Auskoppelspiegel 48 auf. Die Komponenten des Festkörperlasers 260 sind in diesem Beispiel monolithisch ausgebildet, das heißt, sie sind weitgehend unlösbar miteinander verbunden, zum Beispiel durch Bonden und/oder Beschichten.
Zur Erzeugung eines auch als Riesenimpuls bezeichneten Laserimpulses wird der Laserkristall 44 durch den Einkoppelspiegel 42 hindurch mit Pumplicht 28a beaufschlagt, sodass es zu einem optischen Pumpen und zur Ausbildung einer Besetzungsinversion in dem Laserkristall 44 kommt. Zunächst befindet sich der passive Güteschalter 46 in seinem Ruhezustand, in dem er eine verhältnismäßig geringe Transmission für das von der Lasereinrichtung 11 zu erzeugende Licht aufweist. Auf diese Weise werden der Prozess der stimulierten Emission und damit die Erzeugung von Laserstrahlung zunächst unterdrückt. Mit steigender Pumpdauer, das heißt während einer Beaufschlagung mit dem Pumplicht 28a, steigt jedoch die Strahlungsintensität in dem Festkörperlaser 260 an, sodass der passive Güteschalter 46 schließlich ausbleicht. Hierbei steigt seine
Transmission sprunghaft an, und die Erzeugung von Laserstrahlung setzt ein. Dieser Zustand ist durch den Doppelpfeil 24' symbolisiert. Während des Laserbetriebs erfolgt infolge des Effekts der stimulierten Emission ein rascher Abbau der im Laserkristall 44 vorliegenden Besetzungsinversion, sodass die Emission des Festkörperlasers 260 typischerweise nach einigen Nanosekunden zum Erliegen kommt, und nachfolgend sinkt auch die Transmission des Güteschalters 46 wieder auf ihren ursprünglichen, geringen Wert.
Auf die vorstehend beschriebene Weise entsteht ein auch als Riesenimpuls bezeichneter Laserimpuls 24, der eine verhältnismäßig hohe Spitzenleistung aufweist. Der Laserimpuls 24 wird, gegebenenfalls unter Verwendung einer weiteren Lichtleiteinrichtung (nicht gezeigt) oder auch direkt, durch ein ebenfalls nicht abgebildetes Brennraumfenster der Lasereinrichtung 11 in den Brennraum 14 (Figur 1) der Brennkraftmaschine 109 eingekoppelt, sodass darin vorhandener Kraftstoff 229 bzw. ein Luft/Kraftstoffgemisch entzündet wird.
Die Figuren 3a, 3b, 3c und 3d zeigen eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer Lichtquelle 10. Der von der Lichtquelle 10 umfasste Diodenlaser 13 weist die Bauform eines sogenannten Diodenlaserbarrens auf. Er hat somit eine Vielzahl von nebeneinander angeordneten Emittern 131. Die Emitter 131 weisen eine Seitenfläche 1310 auf, durch die das von den Emittern 131 erzeugte Licht austritt. Diese Seitenfläche 1310 hat typischerweise eine etwa rechteckförmige Gestalt mit einer, üblicherweise als Fast-Axis bezeichneten, kurzen, zum Beispiel lμm langen, ersten Seite 1311 und einer, üblicherweise als Slow-Axis bezeichneten, längeren, zum Beispiel 10 - 500μm langen, zweiten Seite 1312. Zwischen den in einer Schichtebene, in Richtung der Slow-Axis nebeneinander angeordneten Emittern 131 befinden sich als Trenngräben bezeichnete Bereiche, aus denen kein Licht emittiert wird. Das von den Emittern 131 erzeugte und aus den Seitenflächen 1310 austretende Licht hat jeweils die Form eines Lichtkegels, wobei der halbe Öffnungswinkel des Lichtkegels in der Ebene der Fast-Axis typischerweise im Bereich von 30° bis 60° liegt und allgemeinen deutlich größer ist als der Öffnungswinkel des Lichtkegels in der Ebene der Slow Axis, der typischerweise nur einige Grad beträgt.
Wenngleich in diesem Beispiel der Diodenlaser 13 die Bauform eines sogenannten Diodenlaserbarrens aufweist, ist die Erfindung nicht auf eine solche Bauform beschränkt, sondern umfasst beispielsweise auch Diodenlaser 13 mit anderen Anordnungen von
Emittern 131, beispielsweise Anordnungen, die Emitter 131 in mehreren Schichtebenen aufweisen, wobei diese Schichtebenen beispielsweise in Richtung der Fast-Axis um einige Mikrometer zueinander versetzt sind, zum Beispiel sogenannte Diodenlaserstacks oder Nanostacks.
Die von der Lichtquelle 10 ebenfalls umfasste Lichtleiteinrichtung 12 weist eine Vielzahl von auch als optische Fasern 121 bezeichneten Fasern 121 auf, wobei die Fasern 121 jeweils ein erstes Ende 1211 und ein zweites Ende 1212 aufweisen. Die Fasern 121 sind im Bereich ihrer ersten Enden 1211 in einer Lage nebeneinander angeordnet. Ferner sind die Fasern 121 im Bereich ihrer ersten Enden 1211 so angeordnet, dass die den ersten Enden 1211 zugehörigen Stirnflächen 1216 der Fasern 121 gemeinsam in einer Ebene liegen. Ferner sind die Fasern 121 im Bereich ihrer ersten Enden 1211 entlang ihrer Seitenflächen 1217 auf Stoß angeordnet, also so angeordnet, dass alle Fasern 121 oder fast alle Fasern 121, zum Beispiel mehr als 90% der Fasern 121, unmittelbar benachbarte Fasern 121 im Bereich ihrer ersten Enden 1211 berühren.
In diesem Beispiel weisen die Stirnflächen 1216 der Fasern 121 eine im Wesentlichen rechteckige Form auf, desgleichen weisen Querschnitte der Fasern 121 im Bereich ihrer ersten Enden 1211 eine im Wesentlichen rechteckige Form auf. Hierbei berühren sich die Fasern 121 im Bereich ihrer ersten Enden 1211 flächig entlang annährend eben ausgebildeter Bereiche der Seitenflächen 1217 der Fasern 121. Jedoch ist die Erfindung selbstverständlich nicht auf Fasern 121, die im Bereich ihrer ersten Enden 1211 im Wesentlichen rechteckige Querschnitte aufweisen, eingeschränkt. Diese Querschnitte können auch trapezförmig sein oder geschwungene Seiten aufweisen, wobei es bevorzugt ist, dass sich die Fasern 121 im Bereich ihrer ersten Enden 1211 flächig entlang ihrer Seitenflächen 1217 berühren und dass die Stirnflächen 1216 der Fasern 121 gemeinsam in einer Ebene liegen, wobei die Stirnflächen 1216 der Fasern 121 gemeinsam möglichst dicht, das heißt ohne Einschlüsse freier Flächen, liegen.
Die Stirnflächen 1216 der Fasern 121 und Querschnitte der Fasern 121 haben untereinander einen zumindest weitgehend gleichen Flächeninhalt, der bevorzugt zwischen 3000 μm2 und 5000 μm2 liegt. Bevorzugt weisen die Stirnflächen 1216 der Fasern 121 und Querschnitte der Fasern 121, die im Bereich der ersten Enden 1211 der Fasern 121 liegen, die Form eines Rechteckes auf, dessen Seitenlängen ein Verhältnis von etwa 0,78 oder pi/4 bilden, wobei sich die Fasern 121 bevorzugt entlang der kurzen Seiten der Rechtecke berühren. Unter einem Querschnitt einer Faser 121 ist im Rahmen dieser Erfindung ein Querschnitt senkrecht zur Längsachse 1219 der Faser 121 zu verstehen.
Die Fasern 121 bestehen aus mindestens einem Glas, wobei jede individuelle Faser 121 bevorzugt aus mindestens zwei verschiedenen Gläsern besteht. Glasorten, die zum
Einsatz kommen, sind beispielsweise sogenannte Flintgläser und/oder Kalknatrongläser.
Figur 4 zeigt einen Ausschnitt der Lichtleiteinrichtung 12, insbesondere der den ersten Enden 1211 der Fasern 121 zugehörigen Stirnflächen 1216, die Querschnitte der Fasern 121 im Bereich ihrer ersten Enden 1211 repräsentieren. Im Querschnitt, beziehungsweise entlang der Stirnfläche 1216, einer Faser 121 wird ein zentral in der Faser 121 angeordneter Faserkern 1213 und ferner ein den Faserkern 1213 lateral, also senkrecht zur Längsachse 1219 der Fasern 121, umgebender Fasermantel 1214 sichtbar. Im Querschnitt, beziehungsweise entlang der Stirnfläche 1216, einer Faser 121 wird ferner eine den Fasermantel 1214 lateral umgebende Faserschlichte 1215 sichtbar. Sowohl die Stirnfläche 1216 der Faser 121 als auch Querschnitte der Fasern 121 im Bereich ihrer ersten Enden 1211 weisen in diesem Beispiel eine nahezu rechteckige Form auf. Desgleichen weisen im Bereich des ersten Endes 1211 der Fasern 121 Querschnitte des Faserkerns 1213 und des aus Faserkern 1213 und Fasermantel 1214 zusammengesetzten Gebildes und des aus Faserkern 1213 und Fasermantel 1214 und Faserschlichte 1215 zusammengesetzten Gebildes nahezu rechteckige Querschnitte auf.
Es ist vorgesehen, dass die Dicke des Fasermantels 1214 zumindest im Bereich der ersten Enden 1211 der Fasern 121 im Vergleich zur Querschnittsfläche, insbesondere im Vergleich zur Quadratwurzel des Flächeninhaltes der Querschnittsfläche, des Faserkerns 1213 gering ist, wodurch erreicht wird, dass ein hoher Anteil der Emission des Diodenlasers 13 in Faserkerne 1213 einkoppelt, wo er verlustarm geführt werden kann.
Um zu erreichen, dass das Licht, das dennoch in den Fasermantel 1214 einer Faser 121 einkoppelt, dort zumindest teilweise zum zweiten Ende 1212 der Faser 121 geführt wird, ist zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass der Faserkern 1213 aus einem ersten Material, der Fasermantel 1214 aus einem zweiten Material und die Faserschlichte 1215 aus einem dritten Material besteht, wobei das erste Material für das von dem Diodenlaser 13 erzeugte Licht, dessen Wellenlänge beispielsweise 808 nm beträgt, einen Brechungsindex ni hat, wobei das zweite Material für das von dem Diodenlaser 13 erzeugte Licht einen Brechungsindex n2 hat und wobei das dritte Material für das von dem Diodenlaser 13 erzeugte Licht einen Brechungsindex n3 hat und wobei gilt: ni>n2>n3>l.
In diesem Beispiel hat der Faserkern 1213 im Bereich der ersten Enden 1211 der Faser 121 eine nahezu rechteckige Gestalt und Kantenlängen von 60 μm und 77 μm, der
Fasermantel 1214 bildet eine etwa 2 μm dicke Schicht und die Faserschlichte 1215 eine etwa 0,05 μm dicke Schicht. Das erste Material, das Material des Faserkerns 1213, ist ein Glas mit einem Brechungsindex zwischen 1,5 und 1,6, beispielsweise Flintglas. Das zweite Material, das Material des Fasermantels 1214, ist ein Glas mit einem Brechungsindex zwischen 1,4 und 1,5, zum Beispiel Kalknatronglas. Das dritte Material, das Material der Faserschlichte 1215, ist ein Kunststoff und weist einen Brechungsindex zwischen 1,15 und 1,35 auf. Die Faserschlichte 1215 hat zusätzlich die Funktion, die Beständigkeit der Fasern 121 zu verbessern. Die Faserschlichte 1215 kann ein Überzug aus Lack (Acrylat oder Kunststoff) sein.
Die ersten Enden 1211 und/oder die zweiten Enden 1212 der Fasern 121 können eine Politur und/oder, wie in Figur 4a dargestellt, eine Antireflexschicht 15 aufweisen. Eine solche Politur und/oder eine solche Antireflexschicht 15 ist so ausgeführt, dass sie optische Verluste beim Eintritt/Austritt in/aus der Lichtleiteinrichtung 12 vermindert. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, wie in Figur 4b schematisch dargestellt, einen Raum zwischen den ersten Enden der Fasern 1211 und den Emittern 131 des Diodenlasers 13 vollständig mit einem optisch homogenen Medium 17, zum Beispiel einem optischen Gel, auszufüllen, vorzugsweise mit einem Gel, dass optische Verluste bei der Einkopplung des von den Emittern 131 des Diodenlasers 13 erzeugten Lichts in die Fasern 121 vermindert und/oder einen Brechungsindex aufweist, der gleich oder etwa gleich, zum Beispiel um nicht mehr als 15% verschieden, dem Brechungsindex des Faserkerns ni ist.
Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, die ersten Enden 1211 der Fasern 121 mit einem Abstand von 1 μm bis 10 μm vor den Emittern 131 des Diodenlasers 13 anzuordnen.
Wie in den Figuren 3a, 3b und 3c ersichtlich, sind die Fasern 121 im Bereich ihrer ersten Enden 1211 mit einem Faserträger 20 verbunden. Der in diesem Beispiel verwendete Faserträger 20 hat die Form eines quaderförmigen Scheibchens, erstreckt sich über die Breite, in der die Fasern 121 angeordnet sind, beispielsweise ca. 20 mm, hat eine in Richtung der Längsachsen 1219 der Fasern 121 orientierte Länge von 1 mm bis 20 mm, zum Beispiel bis 10 mm. Der Faserträger 20 schließt auf seiner dem Diodenlaser 13 zugewandten Seite mit den Stirnflächen 1216 der Fasern 121 bündig ab. Die Höhe des Faserträgers 20 liegt im Bereich von einigen zehntel Millimeter bis einigen Millimetern und ist typischerweise um ein Vielfaches höher als die Höhe der Fasern 121.
Der Faserträger 20 besteht aus einem Glas und ist mit den Fasern 121 im Bereich ihrer ersten Enden 1211 stoffschlüssig verbunden. Der Faserträger 20 besteht aus einem Glas, welches im Vergleich zu der Glassorte oder zu den Glassorten, aus denen die Fasern 121 bestehen, eine geringere Härte bei Raumtemperatur, einen vergleichbaren Wärmeausdehnungskoeffizient und/oder eine höhere Erweichungstemperatur hat. Glasorten, die zum Einsatz kommen, sind zum Beispiel Floatgläser.
Der Bereich, der vorliegend als Bereich der ersten Enden 1211 der Fasern 121 bezeichnet wird, ist als der Bereich der Fasern 121 aufzufassen, in dem die Fasern 121 auf dem Faserträger 20 angeordnet sind.
Der Verbund aus Fasern 121 und Faserträger 20 ist relativ zu dem Diodenlaser 13 fixiert, beispielsweise durch eine Klebung. Eine weitere Möglichkeit ist es, eine Fixierung durch Klemmen herzustellen, sodass sie zu einem späteren Zeitpunkt gelöst werden kann, zum Beispiel zwecks Demontage oder Nachjustieren.
Eine weitere Ausführungsform ist in den Figuren 5a, 5b und 5c dargestellt. Diese weitere Ausführungsform unterscheidet sich von der in den Figuren 3a, 3b und 3c dargestellten Ausführungsform dadurch, dass die Fasern 121 im Bereich ihrer ersten Enden 1211 nicht nur auf einem Faserträger 20 angeordnet sind, sondern zwischen dem Faserträger 20 und einem zweiten Faserträger 21 angeordnet sind. Der Faserträger 20 und der zweite Faserträger 21 haben jeweils die Form eines quaderförmigen Glasscheibchens und sind beispielsweise gleich groß. Beispielsweise haben der Faserträger 20 und der zweite Faserträger 21 die im vorangehenden Beispiel für den Faserträger 20 angegebenen Abmessungen.
Zwischen den Faserträgern 20, 21 und den Fasern 121 besteht eine stoffschlüssige Verbindung und sowohl der Faserträger 20 als auch der Faserträger 21 schließt mit den Stirnflächen 1216 der Fasern 121 bündig ab.
Es ist einerseits möglich, dass die den Fasern 121 zugewandte Fläche des Faserträgers 20 und die den Fasern 121 zugewandte Fläche des zweiten Faserträgers 21 parallel zueinander sind, sodass der zwischen den Faserträgern 20, 21 verbleibende Spalt eine einheitliche Höhe hat. Alternativ sind die den Fasern 121 zugewandte Fläche des Faserträgers 20 und die den Fasern 121 zugewandte Fläche des zweiten Faserträgers 20 zueinander so verkippt, dass der zwischen den Faserträgern 20, 21 verbleibende Spalt im Bereich der Stirnflächen 1216 der Fasern 121 eine geringere Höhe aufweist als in dem den Stirnflächen 1216 der Fasern 121 gegenüberliegenden Bereich der Faserträger
20,21. Bevorzugt erfolgt eine Verkippung um einen Winkel von 0,1° bis 2,5°, zum Beispiel 0,2° bis 0,5°.
Entsprechend der Form des Spalts zwischen den Faserträgern 20, 21 ist eine kontinuierliche Verjüngung der Fasern 121 vorgesehen. Durch den kontinuierlichen Übergang zwischen einer der Einkopplung in die Fasern 121 zweckdienlichen Querschnittsform und einer der Lichtleitung in den Fasern 121 zweckdienlichen Querschnittsform werden abrupte Übergänge, die potenzielle mechanische Schwachstellen darstellen, vermieden. Die beiden Faserträger 20,21 können bezüglich ihres Materials gleichartige, insbesondere gleiche Eigenschaften aufweisen. Bevorzugt besteht der zweite Faserträger 21 aus einem Glas, welches im Vergleich zu der Glassorte oder zu den Glassorten, aus denen die Fasern 121 bestehen, eine geringere Härte bei Raumtemperatur und/oder einen vergleichbaren Wärmeausdehnungskoeffizient und/oder eine höhere Erweichungstemperatur aufweist.

Claims

Ansprüche
1. Lichtquelle, insbesondere zur optischen Anregung einer Lasereinrichtung (11), beispielsweise einer Lasereinrichtung (11) eines Laserzündsystems einer Brennkraftmaschine (109), umfassend einen Diodenlaser (13) mit einer Vielzahl von Emittern (131) und eine Lichtleiteinrichtung (12), wobei die Lichtleiteinrichtung (12) eine Vielzahl optischer Fasern (121) umfasst und jede Faser (121) ein erstes Ende (1211) und eine Seitenfläche (1217) aufweist, wobei die ersten Enden (1211) derart zu den Emittern (131) angeordnet sind, dass durch die Emitter (131) erzeugtes Licht in die ersten Enden (1211) der optischen Fasern (121) eingekoppelt wird, wobei die optischen Fasern (121) zumindest im Bereich ihrer ersten Enden (1211) entlang ihrer Seitenflächen (1217) auf Stoß angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die optischen Fasern (121) einen Faserkern (1213) und einen Fasermantel (1214) aufweisen, wobei die Querschnittsfläche des Fasermantels (1214) zumindest im Bereich der ersten Enden (1211) im Vergleich zur Querschnittsfläche des Faserkerns (1213) gering ist.
2. Lichtquelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Fasermantel (1214) den Faserkern (1213) in Richtung senkrecht zur Längsachse der Fasern (121) zumindest weitgehend umhüllt.
3. Lichtquelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsfläche des Fasermantels (1214) zumindest im Bereich der ersten Enden
(1211) nicht größer ist als 30%, insbesondere nicht größer ist als 10% der Querschnittsfläche des Faserkerns (1213).
4. Lichtquelle nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsfläche des Faserkerns (1213) zumindest im Bereich der ersten
Enden (1211) größer ist als 90% der Querschnittsfläche der optischen Fasern (121).
5. Lichtquelle nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke des Fasermantels (1214) zumindest im Bereich der ersten Enden (1211) nicht geringer ist als das Produkt aus der Wellenlänge des von dem
Diodenlaser (13) erzeugten Lichts und der numerischen Apertur der optischen Faser (121).
6. Lichtquelle nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die optischen Fasern (121) mindestens ein Glas aufweisen, wobei die numerische Apertur der optischen Fasern (121) mindestens 0,4 beträgt.
7. Lichtquelle nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Enden (1211) der Fasern (121) eine Politur und/oder eine Antireflexbeschichtung (15) aufweisen.
8. Lichtquelle nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Enden (1211) sämtlicher oder nahezu sämtlicher Fasern (121) der Lichtleiteinrichtung (12) gemeinsam mit einer Politur oder mit einer Antireflexbeschichtung (15) versehen sind.
9. Lichtquelle nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Enden (1211) der optischen Fasern (121) den Emittern (131) gegenüber mit einem Abstand von wenigen Mikrometern angeordnet sind.
10. Lichtquelle nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Emittern (131) und den optischen Fasern (121) kein optisches
Element angeordnet ist oder dass der durchstrahlte Raum zwischen den Emittern (131) und den optischen Fasern (121) vollständig mit einem optisch homogenen Medium, zum Beispiel einem optischen Gel (17) ausgefüllt ist.
11. Lichtquelle nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern (121) ein zweites Ende (1212) aufweisen und zumindest eines der Merkmale, die zumindest das erste Ende (1211) oder den Bereich der ersten Enden
(1211) betreffen, auch das zweite Ende (1212) oder den Bereich der zweiten Enden
(1212) betreffen und/oder die Fasern (121) entlang ihrer gesamten Länge betreffen.
PCT/EP2010/051686 2009-03-11 2010-02-11 Lichtquelle mit einem diodenlaser und einer vielzahl optischer fasern WO2010102872A1 (de)

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