Weiters betrifft die Erfindung einen gütegeschalteten, gepumpten Festkörperla- ser, insbesondere für eine Laser-Zündeinrichtung einer Brennkraftmaschine, mit einer durch Pumpdioden gebildeten gepulsten Pump-Lichtquelle, einem in einen Resonator eingebetteten festen Laserkristall, einem Güteschalter zur Erhöhung der Leistungsdichte, zumindest einem Auskoppelspiegel und einer Fokussierein- richtung, wobei zur Kühlung des Resonators eine zumindest eine Peltier-Kühl- elemente aufweisende Kühleinrichtung vorgesehen ist.

Gütegeschaltete, gepumpte Festkörperlaser eignen sich insbesondere als Laser- Zündeinrichtung bei Brennkraftmaschinen.

Aus der US 4,416, 226 A ist eine Laser-Zündeinrichtung für eine Brennkraftma- schine bekannt, wobei der Resonator des Lasers samt fotooptischer Fokussier- einrichtung in eine Zylinderkopfbohrung so eingeschraubt ist, dass die Zündein- richtung direkt in den Brennraum einmündet. Die Laser-Zündeinrichtung wendet dabei das Prinzip eines Festkörperlasers mit einer gepulsten Pump-Lichtquelle an.

Dies hat den Vorteil, dass mit relativ geringem Energieaufwand hohe Pulsener- gien erreicht werden können. Als Pump-Lichtquelle wird dabei eine Blitzlampe verwendet. Zur Erhöhung der Leistungsdichte wird ein aktiv schaltbarer Güte- schalter ("Q-Switch") eingesetzt. Beim sogenannten"Q-switching"wird die Ener- gie während des Pumpvorganges des aktiven Mediums in der Laser-Kavität ge- speichert und während einer sehr kurzen Emissionszeit freigesetzt. Hieraus re- sultiert ein extrem energiereicher Laserpuls. Aktiv schaltbare Güteschalter haben aber den Nachteil, dass für die Steuerung ein erheblicher Schaltungsaufwand erforderlich ist, und dass sie für schnelle Impulsfolgen weniger gut geeignet sind.

Die fotooptische Einrichtung der bekannten Laserzündvorrichtung weist drei Lin- sen auf. Zusammen mit dem aktiven Güteschalter und der durch eine Blitzlampe gebildeten Pump-Lichtquelle ergibt sich der gravierendste Nachteil, dass die Ein- richtung nicht zur Gänze in einem in einen Zündkerzenschacht einschraubbaren Bauteil untergebracht werden kann. Über die bei gepumpten Festkörperlasern erforderliche Kühlung des Laserkristalls und der Lichtquelle sind der Druckschrift keine Informationen zu entnehmen.

Die US 6, 413, 077 B1 beschreibt eine Laserzündeinrichtung, bei der mehrere Laser, und zwar ein Anregungslaser und ein Zündlaser zum Einsatz kommen.

Mittels eines Güteschalters werden die Pulse des Anregungslasers und des Zündlasers aufsummiert und somit die für eine Zündung erforderliche Energie- dichte bereitgestellt. Diese bekannte Zündeinrichtung hat den Nachteil eines sehr hohen konstruktiven Aufwandes und benötigt zu viel Bauraum, um anstelle einer Zündkerze in einer Brennkraftmaschine eingesetzt werden zu können.

Obwohl seit langem bereits das Bedürfnis nach kompakten Laserzündeinrichtun- gen besteht, gibt es bisher keine konkreten konstruktiven Vorschläge für klein- bauende Laserzündeinrichtungen für Brennkraftmaschinen. Die Veröffentlichun- gen US 4,434, 753 A und DE 37 36 442 A zeigen diesbezüglich auch nur rein schematische Darstellungen von Zündeinrichtungen. Wesentliche meist viel Bauraum beanspruchende Bauteile, wie Kühleinrichtungen, fehlen, weshalb diese Systeme für den praktischen Einsatz in Brennkraftmaschinen noch nicht geeignet sind.

Der Einsatz einer Laserzündung anstelle einer Funkenzündung bietet eine Reihe an Vorteilen. Zum einen benötigt der relativ frei wählbare Ort des Zündplasmas keinerlei materiell Struktur, die den Verbrennungsvorgang stören könnte. Wei- ters lässt die Wahl des Zündortes eine Optimierung des Verbrennungsvorganges zu, gegebenenfalls auch eine Mehrfachzündung. Die hohen Zünddrücke, wie sie bei Gasmotoren auftreten, kommen der Laserzündung entgegen, da die benö- tigte Pulsenergie bei höheren Drücken abnimmt. Mit der Laserzündung lassen sich noch magere Gemische zünden, wodurch sich sehr niedrige NOx-Emissions- werte erzielen lassen.

Aus der Literatur ist es bekannt, dass ein fokussierter Laser auf einen hinrei- chend kleinen Fokusdurchmesser mit genügend Intensität zu einer Plasmabildung und zu einer lokalen Temperaturerhöhung und somit zu einer Zündung eines explosiven Gemisches führt. Für praktische Gasgemische wird vorwiegend der Lawineneffekt freier Elektronen für die Plasmabildung erklärt. Der Effekt ist dann praktisch unabhängig von der verwendeten Wellenlänge.

In der US 5,673, 550 A wird die Zündung von Kraftstofftröpfchen unter Plasma- bildung innerhalb des Kraftstoff-Luftnebels mittels eines über eine kohärente Lichtquelle gepulsten Lasers beschrieben.

Es ist bekannt, bei gepumpten Festkörperlasern Pumpdioden einzusetzen. Pump- dioden haben im Vergleich zu Blitzlampen den Vorteil eines höheren Wirkungs- grades. Bei mit Pumpdioden gepumpten Festkörperlasern tritt allerdings das Problem auf, dass die Pumpdioden nur innerhalb eines sehr engen Temperatur- bereiches betreibbar sind. Zu hohe Temperaturen würden die Lebensdauer der Pumpdioden drastisch vermindern.

Die US 5,187, 714 A beschreibt einen laserdiodengepumpten Festkörperlaser, wobei zur Kühlung eine Peltiereinrichtung vorgesehen ist. Weiters sind mit Peltierelementen gekühlte diodengepumpte Festkörperlaser aus den Veröffentli- chungen JP 11-002849 A, JP 10-200177 A, JP 09-232665 A, JP 04-157778 A und JP 03-041787 A bekannt.

Für den Einsatz als Zündeinrichtung in Brennkraftmaschinen ist die Kühlung alleine durch Peltierelemente allerdings nicht ausreichend. Weiters wird die Küh- lung noch durch die Forderung erschwert, dass die Laser-Zündeinrichtung mög- lichst kompakt gebaut und im Zündkerzendom eines Zylinderkopfes einer Brenn- kraftmaschine untergebracht werden soll.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen für den praktischen Einsatz in Brennkraftma- schinen als Laserzündeinrichtung geeigneten, temperaturstabilisierten Festkör- perlaser zu schaffen, welcher nur wenig Bauraum beansprucht und welcher mit geringem konstruktiven Aufwand in Brennkraftmaschinen eingesetzt werden kann.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass Pump-Lichtquelle, Resonator samt Laserkristall, Güteschalter, Auskoppelspiegel, Fokussiereinrichtung, sowie eine Kühleinrichtung zur Kühlung des Resonators in einem einzigen, in einen Zündkerzenschacht einsetzbaren Bauteil integriert sind.

Durch die Verwendung eines gütegeschalteten, gepumpten Festkörperlasers können hohe Pulsenergien erreicht werden. Die wesentlichsten Elemente sind kompakt in einem einzigen Bauteil zusammengefasst, welcher sich anstelle einer Zündkerze in den Zündkerzenschacht einer Brennkraftmaschine einschrauben lässt.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Pump-Lichtquelle durch Pumpdioden ge- bildet ist. Pumpdioden haben im Vergleich zu Blitzlampen den Vorteil eines höheren Wirkungsgrades.

Um eine thermische Stabilisierung zu erreichen, ist in einer bevorzugten Aus- führung der Erfindung vorgesehen, dass die Kühleinrichtung mindestens zwei, vorzugsweise drei verschiedene Kühlsysteme aufweist, wobei Peltier-Kühlele- mente dem ersten Kühlsystem zur Kühlung der Pumpdioden zugeordnet sind.

Da die Wellenlänge der Pumpdioden sich mit der Temperatur des Lasersubstrats ändert und der Laserkristall eine nur sehr schmale Absorptionslinie besitzt, müs- sen die Pumpdioden thermisch stabilisiert werden. Untersuchungen haben ge- zeigt, dass zumindest zwei, vorzugsweise drei verschiedene Kühlsysteme für eine thermische Stabilisierung des Resonators von Vorteil sind. Da aber die Pumpdio- den auf einem wesentlich niedrigeren Temperaturniveau als die Kühlwassertem- peratur betrieben werden müssen, ist der Einsatz von thermoelektrischen Kühl- elementen (Peltier-Kühlelementen) in diesem Fall erforderlich. Zumindest das erste Kühlsystem weist daher zumindest ein Peltier-Kühlelement auf. Dabei ist vorgesehen, dass zur Kühlung des Laserkristalls und/oder der Pumpdioden der Resonator ein zweites Kühlsystem mit einem inneren Kühlmittelkreislauf auf- weist. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Pumpdioden von einem vorzugs- weise konzentrisch zum Laserkristall angeordneten Wärmeverteiler umgeben sind, wobei der Wärmeverteiler vorzugsweise aus Kupfer besteht. Die Wärme des inneren Kreislaufes wird über den Wärmeverteiler an zumindest ein Peltier-Kühl- element abgeleitet. Dabei ist vorgesehen, dass die Pumpdioden von zumindest einer Reihe in Richtung der Achse des Festkörperlasers angeordneten ersten äußeren Kühlkanälen des ersten Kühlmittelkreislaufes umgeben sind, wobei die ersten äußeren Kühlkanäle vorzugsweise im Wärmeverteiler angeordnet sind. Um eine gute Kühlung zu erreichen, ist es besonders günstig, wenn die Peltier-Kühl- elemente vorzugsweise konzentrisch zur Achse des Festkörperlasers außen um die Pumpdioden herum angeordnet sind, wobei vorzugsweise der Wärmeverteiler zwischen Pumpdioden und Peltier-Kühlelementen angeordnet ist. Besonders vorteilhaft ist es, wenn zur Wärmeabfuhr vom Peltier-Kühlelement der Resonator zumindest ein einen äußeren Kühlmittelkreislauf definierendes drittes Kühlsystem aufweist. Die Peltier-Kühlelemente sind dabei von einem Wärmetauscher des dritten Kühlsystems mit in Richtung der Achse des Festkörperlasers angeordne- ten zweiten Kühlkanälen umgeben. Für zumindest ein Kühlsystem, und zwar das den äußeren Kühlmittelkreislauf aufweisende dritte Kühlsystem, bietet sich das temperaturgeregeite Kühlwasser der Brennkraftmaschine an. Für den inneren Kühlkreislauf ist das Kühlwasser der Brennkraftmaschine aber nicht geeignet, da bei der Wellenlänge der Pumpstrahlung keine Absorption und während der Er- wärmung kein Phasenübergang auftreten darf.

Zumindest eines der Kühlsysteme kann dabei auch zum Aufwärmen der Pump- dioden ausgelegt sein. Besonders vorteilhaft ist es, wenn bei Kaltstart die Pump- dioden durch das Peltier-Kühlelement auf die Betriebstemperatur erwärmbar sind.

Der Laserkristall kann prinzipiell entweder aus ND : YAG (Neodym : YAG) oder aus ND : YVO4 (Neodym : Vanadat) bestehen. ND : YAG ist weit verbreitet, kostengünstig und mechanisch gut belastbar, hat aber eine weit schmälere Absorptionslinie als ND : YV04. Der Einsatz von ND : YAG-Laserkristallen bedingt somit eine besonders gute Kühleinrichtung.

Eine sehr effektive Wärmeabfuhr aus dem Laserkristall wird erreicht, wenn der Laserkristall von zumindest einem vorzugsweise ringförmigen ersten inneren Kühikanal des inneren Kühlmittelkreislaufes umgeben ist.

Pump-Lichtquelle, Resonator samt Laserkristall, Güteschalter, Auskoppelspiegel, Fokussiereinrichtung, sowie die Kühleinrichtung zur Kühlung des Resonators sind vorzugsweise in einem einzigen, in einen Zündkerzenschacht einsetzbaren Bau- teil integriert.

Durch die Verwendung eines gütegeschalteten, gepumpten Festkörperlasers können hohe Pulsenergien erreicht werden. Die wesentlichsten Elemente sind kompakt in einem einzigen Bauteil zusammengefasst, welcher sich anstelle einer Zündkerze in den Zündkerzenschacht einer Brennkraftmaschine einschrauben lässt.

Die Laserdioden werden dabei mit einer Pulsenergie von einigen mJ und etwa 100-200ps gepulst betrieben, wodurch die Leistung pro Diode auf einige 10W beschränkt bleibt.

Hochleistungslaserdioden bestehen aus einem Array von vielen Einzeldioden und erreichen dadurch eine sehr hohe Pulsenergie. Durch die große Emissionsfläche und die nicht kontinuierliche Verteilung (geringe Güte) kann der Laserstrahl allerdings nur sehr schlecht fokussiert werden. Durch den langen Resonator kann mit einem Festkörperlaser eine wesentlich höhere Strahlgüte und damit gerin- gerer Fokusdurchmesser erreicht werden.

Der gepulste Festkörperlaser ist aus den vier Hauptkomponenten Pumpdioden, Kristallstab, Resonator mit Auskoppelspiegel, Güteschalter (Q-Switch) und Fokussiereinrichtung aufgebaut. Über die Einstrahlung der Pumpdioden werden metastabile Energieniveaus im Laserkristall angeregt und die Energie damit ge- speichert. Aufgrund einer geringen spontanen Emission beginnt der Laserkristall Licht auf der Laserwellenlänge (1064nm) zu emittieren.

Zur Verstärkung und Kohärenz des Lichtes ist der Laserkristall in einen optischen Resonator eingebettet, dessen Güte mit dem Güteschalter bei Erreichen der ge- wünschten Leistungsdichte pulsartig erhöht wird. Dadurch erhält man am Aus- koppelspiegel einen kurzen, hohen Laserpuls. Es wird dabei ein passiver Güte- schalter verwendet, welcher einerseits eine hohe Verstärkung, andererseits kurze Energieimpulse ohne aufwändige Steuerung ermöglicht.

Die Geometrie des Resonators ergibt sich aus der Forderung, dass die Pumpdio- den-für den Einsatz als Laser-Zündeinrichtung-am oberen Ende des Zündker- zenschachts angeordnet sein müssen. Zur Erzielung einer hohen Güte ist ein möglichst großer Abstand zwischen dem Laserkristall und dem Auskoppelspiegel nötig. Daraus ergibt sich die längliche Bauform, wobei sich der Kopfbereich mit Laserkristall an einem Ende und der Auskoppelspiegel am anderen Ende eines Tubus befinden.

An den Auskoppelspiegel schließt die aus einer einzigen Fokuslinse bestehende Fokussiereinrichtung an. Dies ermöglicht eine sehr kleine Bauweise.

Um eine sehr kompakte Bauweise der Zündeinrichtung zu ermöglichen, ist im Rahmen der Erfindung vorgesehen, dass mehrere Pumpdioden konzentrisch um den Laserkristall angeordnet sind, wobei vorzugsweise mindestens drei, beson- ders vorzugsweise mindestens sechs Pumpdioden gleichmäßig um den Laser- kristall herum angeordnet sind. Die Pumpdioden sind dabei vorteilhafter Weise in Serie geschaltet sind. Der Laserkristall wird somit durch die Pumpdioden seitlich, das heißt radial, gepumpt. Zur Erhöhung der Pulsenergie können auch mehrere Ringe von Pumpdioden konzentrisch hintereinander um den Laserkristall herum angeordnet sein.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 eine Laser-Zündeinrichtung mit einem erfindungsgemäßen Festkör- perlaser in einer Schrägansicht, Fig. 2 den Kopfteil der Laser-Zündeinrichtung im Detail in einer Schrägan- sicht, Fig. 3 die Laser-Zündeinrichtung in einem Längsschnitt, Fig. 4 den Kopfteil der Laser-Zündeinrichtung in einer geschnittenen Schrägansicht gemäß der Linie IV-IV in Fig. 1, Fig. 5 den Fußteil der Laser-Zündeinrichtung in einer geschnittenen Schrägansicht, Fig. 6 die Laser-Zündeinrichtung schematisch in einem Längsschnitt ge- mäß der Linie VI-VI in Fig. 7, Fig. 7 die Laser-Zündeinrichtung in einem Schnitt gemäß der Linie VII-VII in Fig. 6 und Fig. 8 einen Zylinderkopf mit einer eingebauten Laser-Zündeinrichtung.

Der Festkörperlaser L für die Laser-Zündeinrichtung 1 besteht aus den Haupt- komponenten Laserkristall 2, Pumplichtquelle 30, passiver Güteschalter 4, Tubus 5, Auskoppelspiegel 6 und Fokussiereinrichtung 7 mit einer Fokuslinse 8, sowie einer Kühleinrichtung 11.

Ein hoher Wirkungsgrad lässt sich erzielen, wenn die Pumplichtquelle 30 durch Pumpdioden 3 gebildet ist.

Über die Einstrahlung der Pumpdioden 3 (808nm) werden metastabile Energie- niveaus im Laserkristall 2 angeregt und die Energie damit gespeichert. Aufgrund einer geringen spontanen Emission beginnt der Laserkristall 2 Licht auf der Laserwellenlänge (1064nm) zu emittieren.

Zur Verstärkung und Kohärenz des Lichts ist der Laserkristall 2 in einen opti- schen Resonator 9 eingebettet, dessen Güte mit dem passiven Güteschalter 4 bei Erreichen der gewünschten Leistungsdichte pulsartig erhöht wird. Dadurch erhält man am Auskoppelspiegel 6 einen kurzen, starken Laserpuls 26.

Einzelne Pumpdioden 3 sind in Serie geschaltet und ringförmig seitlich um den Laserkristall 2 angeordnet.

Die Pumpdioden 3 müssen aufgrund stark eingeschränkter Lebensdauer bei hö- herer Betriebstemperatur bei relativ niedriger Temperatur von etwa 30°C betrie- ben werden. Darüber hinaus ändert sich die Wellenlänge der Pumpdioden 3 mit der Temperatur. Da der aus Neodym : YAG (ND : YAG) bestehende stabförmige Laserkristall 2 eine nur sehr schmale Absorptionslinie besitzt, müssen die Pump- dioden 3 thermisch stabilisiert werden. Dazu ist im Kopfbereich 10 der Laser- Zündeinrichtung 1 die Kühleinrichtung 11 vorgesehen.

Die Kühleinrichtung 11 beinhaltet drei verschiedene Kühlsysteme A, B, C. Das erste Kühlsystem A weist ringförmig um den Wärmeverteiler 28 verteilte Peltier- Kühlelemente 12 auf. Zur besseren Wärmeabfuhr sind weiters die Kühlsysteme B, C mit zwei Flüssigkeits-Kühikreisläufen 13,14 vorgesehen. Das Kühlmittel des inneren Kühlkreislaufs 13 durchströmt den Kopfteil 10 im Wesentlichen in Rich- tung der Achse la des Festkörperlasers L.

Der innere Kühlkreislauf 13 hat die Aufgabe, den Laserkristall 2 thermisch zu stabilisieren und dessen Verlustwärme an den Wärmeverteiler 28 zu übertragen.

Der Laserkristall 2 ist dabei von zumindest einem ersten inneren Kühlkanal 16 umgeben, welcher als Ringkanal ausgebildet sein kann, wie aus Fig. 7 hervor- geht. An Stelle eines Ringkanals können auch mehrere erste innere Kühlkanäle 16 rund um den Laserkristall 2 angeordnet sein. Über zumindest eine Eintritts- öffnung 19a und einen Verteilerringraum 19 wird das Kühlmittel dem ersten in- neren Kühlkanal 16 zu-, und über einen Sammelringraum 20 und Austrittsöff- nungen 20a wieder abgeführt. Die Verlustwärme des Laserkristalls 2 wird zumin- dest teilweise beim Durchströmen der Ringräume 19,20 an die Flanschplatte 17 und die Anschlussplatte 23 übertragen, diese wiederum übertragen die Wärme durch Wärmeleitung an den Wärmeverteiler 28.

Gegebenenfalls kann auch der Wärmeverteiler 28 axiale zweite innere Kühlkanäle 15 aufweisen, wie in Fig. 4 und Fig. 6 durch strichlierte Linien angedeutet ist.

Das Kühlmedium tritt dabei durch Zutrittsöffnungen 19a in den Verteilerringraum 19 ein, durchströmt die zweiten inneren Kühlkanäle 15 des Wärmeverteilers 28 und wird über den Übertrittskanal 18 in den ringförmigen ersten inneren Kühlka- nal 16 geleitet. Danach strömt es durch den Sammelringraum 20 und Austritts- öffnungen 20a zu einer externen Pumpe.

Der äußere Kühlkreislauf 14 weist Eintrittsöffnungen 21 im äußeren Wärmetau- scher 29 auf, welche zu äußeren Kühlkanälen 24 und weiter zu Austrittsöffnun- gen 22 führen. Das beispielsweise durch Wasser gebildete Kühlmittel gelangt über die Eintrittsöffnungen 21 in die äußeren Kühlkanäle 24, durchströmt den äußeren Wärmetauscher 29 und verlässt die Laser-Zündeinrichtung 1 wieder im Bereich der Austrittsöffnungen 22. Über die äußeren Kühlkanäle 24 wird also vor allem Wärme aus den Peltier-Kühlelementen 12 über den äußeren Wärmetau- scher 29 abgeführt.

Durch die aus drei Kühlsystemen A, B, C-nämlich Peltier-Kühlelemente 12, innerem Kühlkreislauf 13 und äußerem Kühlkreislauf 14-bestehende Kühlen- richtung 11 ist es möglich, als Material für den Laserkristall 2 das weit verbrei- tete, kostengünstige und mechanisch gut belastbare Neodym : YAG und als Pump- lichtquelle Pumpdioden 3 zu verwenden. Durch die Kühleinrichtung 11 können die Pumpdioden 3 thermisch auf etwa 30°C stabilisiert werden, was sich vorteil- haft auf deren Lebensdauer auswirkt. Andererseits kann durch die thermische Stabilisierung erreicht werden, dass die Wellenlänge der Pumpdioden 3 stets in- nerhalb der schmalen Absorptionslinie des Laserkristalls 2 bleibt.

Der Laserkristall 2 ist im Bereich der stirnseitigen Anschlussplatte 23 für die La- serwellenlänge (1064nm) verspiegelt und am anderen Ende antireflektierend be- schichtet.

Die Form der Laser-Zündeinrichtung 1 ergibt sich aus der Forderung, dass diese anstelle einer Zündkerze in den Zündkerzenschacht 31 eines Zylinderkopfes 32 montierbar sein soll und aus der Randbedingung, dass die Pumpdioden 3 im Kopfbereich 10 der Laser-Zündeinrichtung 1 angeordnet sein müssen. Zur Erzie- lung einer hohen Strahlgüte ist ein möglichst großer Abstand zwischen dem Laserkristall 2 und dem Auskoppelspiegel 6 nötig. Der Auskoppelspiegel 6 ist da- her im Fußbereich 25 der Laser-Zündeinrichtung 1 brennraumnahe angeordnet.

Kurz nach dem Auskoppelspiegel 6 befindet sich die Fokussiereinrichtung 7 mit einer einzigen Fokuslinse 8, die gleichzeitig das Fenster zum Brennraum bildet und als plano-spherische Linse ausgebildet ist. Als Material für die Fokussierlinse 8 eignet sich beispielsweise Saphir.

Der äußere Kühlkreislauf 14 kann mit der vorhandenen Wasserkühlung des Mo- tors gekoppelt sein. Für den inneren Kühlkreislauf sind höhere optische, qualita- tive und thermische Bedingungen zu erfüllen, sodass hier ein eigenes Kühlmittel erforderlich ist.

Die Pumpdioden 3 müssen aufgrund stark eingeschränkter Lebensdauer bei hö- herer Betriebstemperatur bei etwa 30°C betrieben werden. Der Verlustwärme- strom wird über einen Wärmeverteiler 28, welcher aus Kupfer besteht, an die Peltier-Kühlelemente 12 abgeleitet, die den Wärmestrom auf das Temperatur- niveau des Motorkühlwassers transformieren und über den äußeren Wärmetau- scher 29 an dieses abgeben.

Da sich die Wellenlänge der Pumpdioden 3 mit der Temperatur verschiebt und das Absorptionsband des Laserkristalls 2 extrem schmal ist, muss eine schnelle und genaue Temperaturregelung vorgesehen sein. Die Temperatur auf der kalten Seite sollte dabei maximal um etwa +/-1, 5°C vom Sollwert abweichen. Um dies zu erreichen, werden die Peltier-Kühlelemente 12 mit mindestens einem Tem- peratursensor und einer Stromquelle in einem geschlossenen Regelkreis betrie- ben.

Über die vorzugsweise sechs rund um den Laserkristall 2 angeordneten Pump- dioden 3 werden Lichtimpulse dem Laserkristall 2 zugeführt. Über die Einstrah- lung der Pumpdioden 3 (808nm) werden metastabile Energieniveaus im Laser- kristall 2 angeregt und die Energie damit gespeichert. Aufgrund einer geringen spontanen Emission beginnt der Laserkristall 2 Licht auf der Laserwellenlänge (1064nm) zu emittieren. Zur Verstärkung und Kohärenz des Lichtes ist der Laserkristall 2 in einen optischen Resonator 9 eingebettet, dessen Güte mit dem passiven Güteschalter 4 (Q-Switch) bei Erreichen der gewünschten Leistungs- dichte pulsartig erhöht wird. Dadurch erhält man am Auskoppelspiegel 6 einen hohen, kurzen Laserpuls 26, welcher über die Fokussierlinse 8 in einem Brenn- punkt 27 fokussiert wird.

Wie aus Fig. 8 ersichtlich ist, kann die Laser-Zündeinrichtung 1 mit dem erfin- dungsgemäßen Festkörperlaser L zur Gänze im Zündkerzenschacht 31 eines Zy- linderkopfes 32 einer Brennkraftmaschine angeordnet werden. Die Laser-Zünd- einrichtung 1 eignet sich somit für den Einsatz in bestehende konventionelle Zy- linderkopfkonzepte für fremdgezündete Brennkraftmaschinen. Um Verunreini- gungen der Fokussiereinrichtung möglichst gering zuhalten schließt die Fokus- sierlinse 8 zum Brennraum 33 hin plan an die Zylinderkopfdeckfläche 34 an.

Die mit der Anmeldung eingereichten Patentansprüche sind Formulierungsvor- schläge ohne Präjudiz für die Erzielung weitergehenden Patentschutzes. Die An- melderin behält sich vor, noch weitere, bisher nur in der Beschreibung und/oder Zeichnungen offenbarte Merkmale zu beanspruchen.

In Unteransprüchen verwendete Rückbeziehungen weisen auf die weitere Ausbil- dung des Gegenstandes des Hautanspruches durch die Merkmale des jeweiligen Unteranspruches hin ; sie sind nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selb- ständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmale der rückbezogenen Un- teransprüche zu verstehen.

Die Gegenstände dieser Unteransprüche bilden jedoch auch selbständige Erfin- dungen, die eine von den Gegenständen der vorhergehenden Unteransprüche unabhängige Gestaltung aufweisen.

Die Erfindung ist auch nicht auf das (die) Ausführungsbeispiel (e) der Beschrei- bung beschränkt. Vielmehr sind im Rahmen der Erfindung zahlreiche Abänderun- gen und Modifikationen möglich, insbesondere solche Varianten, Elemente und Kombinationen und/oder Materialien, die zum Beispiel durch Kombination oder Abwandlung von einzelnen in Verbindung mit den in der allgemeinen Beschrei- bung Ausführungsformen sowie den Ansprüchen beschriebenen und in den Zeichnungen enthaltenen Merkmalen bzw. Elementen oder Verfahrensschritten erfinderisch sind und durch kombinierbare Merkmale zu einem neuen Gegens- tand oder zu neuen Verfahrensschritten bzw. Verfahrensschrittfolgen führen, auch soweit sie Herstell-, Prüf-und Arbeitsverfahren betreffen.