Laserlichtquelle und Betriebsverfahren hierfür Stand der Technik

Die Erfindung betrifft eine Laserlichtquelle mit einer Mehrzahl von

Oberflächenemittern, wobei jeder Oberflächenemitter dazu ausgebildet ist, Laserstrahlung mit einer vorgebbaren Feldcharakteristik, insbesondere

Fernfeldcharakteristik, zu erzeugen.

Die Erfindung betrifft ferner ein Betriebsverfahren für eine derartige

Laserlichtquelle.

Es ist bereits bekannt, Laserlichtquellen mit einer Mehrzahl von identisch ausgebildeten Oberflächenemittern, die beispielsweise auf einem gemeinsamen Substrat angeordnet sind, herzustellen. Hierbei ergibt sich eine aggregierte (Fern-)Feldcharakteristik für die Laserlichtquelle, die nachteilig nur eingeschränkt an ein Zielsystem anpassbar ist.

Offenbarung der Erfindung

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Laserlichtquelle der eingangs genannten Art und ein Betriebsverfahren hierfür dahingehend zu verbessern, dass ein resultierendes Strahlungsfeld, insbesondere Fernfeld, der

Laserlichtquelle besser an den Einsatzzweck der Laserlichtquelle anpassbar ist, beispielsweise an das longitudinale Pumpen von Festkörperlasern.

Diese Aufgabe wird bei der Laserlichtquelle der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass mindestens zwei Oberflächenemitter so ausgebildet sind, dass sie - bzw. die von ihnen erzeugte Laserstrahlung - jeweils eine unterschiedliche Feldcharakteristik, insbesondere Fernfeldcharakteristik, _Λ

aufweisen. Hierdurch besteht vorteilhaft die Möglichkeit, die während des Betriebs der Laserlichtquelle resultierende Feldcharakteristik, insbesondere Fernfeldcharakteristik, welche sich aus einer Überlagerung der

Feldcharakteristiken, insbesondere Fernfeldcharakteristiken, der einzelnen Oberflächenemitter ergibt, durch Vorgabe unterschiedlicher Feldcharakteristiken, insbesondere Fernfeldcharakteristiken, für die einzelnen Oberflächenemitter so zu ändern, dass sich eine gewünschte Form für die resultierende

Feldcharakteristik, insbesondere Fernfeldcharakteristik, ergibt. Insbesondere kann dadurch die resultierende (Fern-)Feldcharakteristik der Laserlichtquelle optimal an den jeweiligen Einsatzzweck der Laserlichtquelle angepasst werden.

Generell ist durch die erfindungsgemäße Vorsehung von mindestens zwei hinsichtlich ihrer Feldcharakteristik, insbesondere Fernfeldcharakteristik, jeweils verschiedenen Oberflächenemittern vorteilhaft mindestens ein weiterer

Freiheitsgrad bei der Synthese der resultierenden Feldcharakteristik,

insbesondere Fernfeldcharakteristik, der gesamten Laserlichtquelle gegeben. Die Synthese kann vorteilhaft beispielsweise mittels numerischer Simulationen erfolgen. Vorteilhaft können bei einer weiteren Ausführungsform auch mehrere Oberflächenemitter unter Anwendung des erfindungsgemäßen Prinzips so kombiniert werden, dass mehr als zwei verschiedene Fernfeldcharakteristiken eingesetzt werden. Z.B. kann die erfindungsgemäße Lichtquelle auch insgesamt drei oder mehr unterschiedliche Typen von Oberflächenemittern aufweisen, die jeweils Laserstrahlung mit unterschiedlicher Fernfeldcharakteristik erzeugen. Es können auch nach Belieben jeweils ein oder mehrere Oberflächenemitter desselben Typs bzw. mit derselben Fernfeldcharakteristik eingesetzt werden, um die Laserlichtquelle aufzubauen.

Die Anwendung des erfindungsgemäßen Prinzips ist vorteilhaft nicht auf die Fernfeldcharakteristik der Oberflächenemitter bzw. der Laserlichtquelle begrenzt. Vielmehr kann das Prinzip der Vorsehung mehrere Emitter mit unterschiedlicher Feldcharakteristik auch auf das Nahfeld oder einen Übergangsbereich zwischen

Nah- und Fernfeld angewandt werden. Je nach Ausgestaltung der Erfindung sind daher mindestens zwei Oberflächenemitter so ausgebildet, dass sie jeweils eine unterschiedliche Feldcharakteristik, aufweisen. Bei der unterschiedlichen Feldcharakteristik kann es sich um eine Nahfeldcharakteristik und/oder eine Fernfeldcharakteristik sowie generell die gesamte Feldcharakteristik der von den betreffenden Emittern erzeugten Laserstrahlung handeln. „

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass alle

Oberflächenemitter auf einem gemeinsamen Trägerelement angeordnet und/oder mittels mindestens eines Ansteuersignais gleichzeitig und/oder zeitlich überlappend bzw. versetzt zueinander ansteuerbar sind. Hierdurch ergibt sich eine vereinfachte Handhabung beziehungsweise Ansteuerung der

Laserlichtquelle, und gleichzeitig stellt sich die gewünschte resultierende

Fernfeldcharakteristik ein. Neben einer gleichzeitigen Ansteuerung aller

Oberflächenemitter ist auch denkbar, zeitlich überlappend oder abwechselnd jeweils einzelne Oberflächenemitter und/oder Gruppen von Oberflächenemittern der Laserlichtquelle anzusteuern, die jeweils dieselbe bzw. unterschiedliche Fernfeldcharakteristiken aufweisen können, wodurch weitere Möglichkeiten zur Formung der resultierenden Fernfeldcharakteristik der Laserlichtquelle gegeben sind. Durch bestimmte Ansteuermuster der vorstehend bezeichneten Art kann insbesondere auch eine dynamische Veränderung der resultierenden

Fernfeldcharakteristik der Laserlichtquelle, d.h. während ihres Betriebs, erfolgen, wodurch solche Maßnahmen, bei denen Oberflächenemitter während eines Fertigungsprozesses hinsichtlich ihrer jeweiligen Fernfeldcharakteristik eingestellt werden können, vgl. einige der nachfolgend beschriebenen weiteren

Ausführungsbeispiele, sinnvoll ergänzt werden.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass mindestens zwei Oberflächenemitter eine jeweils unterschiedlich ausgebildete Stromapertur aufweisen, wobei insbesondere eine Öffnungsfläche und/oder Öffnungsform der Stromapertur unterschiedlich ist. Bei dieser Ausführungsform wird vorteilhaft der Effekt ausgenutzt, dass sich die Größe beziehungsweise Form der Stromapertur der einzelnen Oberflächenemitter auf die von den Oberflächenemittern erzeugten Fernfelder der Laserstrahlung beziehungsweise Fernfeldcharakteristiken auswirkt. Beispielsweise bewirkt eine verhältnismäßig kleine Stromapertur eine verhältnismäßig stark räumlich um eine

Hauptstrahlrichtung konzentrierte Fernfeldcharakteristik mit einer ausgeprägten Hauptkeule in der Hauptstrahlrichtung, wohingegen eine größere Stromapertur bei einem Oberflächenemitter dazu führt, dass sich die Hauptkeule der

Fernfeldcharakteristik verbreitert und im Bereich der Hauptstrahlrichtung sogar ein lokales Minimum aufweisen kann. Durch die Variation der Stromapertur bei einzelnen der erfindungsgemäß mehreren die Laserlichtquelle bildenden Oberflächenemitter kann vorteilhaft eine flexible Vorgabe der resultierenden Fernfeldcharakteristik der Laserlichtquelle erfolgen. Beispielsweise kann durch dem Fachmann an sich bekannte

Simulationsmethoden eine resultierende Fernfeldcharakteristik, wie sie sich bei der erfindungsgemäßen Konfiguration der Laserlichtquelle einstellt, im Vorfeld ermittelt werden, so dass eine gezielte Vorsehung bestimmter

Oberflächenemitter mit einer entsprechenden Stromapertur und damit gewünschten Fernfeldcharakteristik derart möglich ist, dass die resultierende Fernfeldcharakteristik der Laserlichtquelle den gewünschten Anforderungen entspricht. Solche Anforderungen können beispielsweise Öffnungswinkel einer Hauptkeule, Flachheit bzw. Homogenität der Leistung der Laserstrahlung der Laserlichtquelle in einem vorgebbaren Raumwinkelbereich usw. sein. Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass mindestens zwei Oberflächenemitter jeweils eine unterschiedliche Anordnung einer Stromapertur relativ zu einem Stromkontakt im Bereich eines

Auskoppelspiegels bzw. einer Auskoppelspiegelschicht des Oberflächenemitters aufweisen. Untersuchungen der Anmelderin zufolge ergeben sich in

Abhängigkeit des Abstands und/oder der Ausrichtung des Stromkontakts relativ zu der Stromapertur unterschiedliche Stromverteilungen in dem Material des Oberflächenemitters derart, dass unterschiedliche Fernfeldcharakteristiken bei der von dem Oberflächenemitter erzeugten Laserstrahlung erzielbar sind. Besonders vorteilhaft kann einer weiteren Ausführungsform zufolge auch die

Form eines Stromkontakts (z.B. Kreisring, maximale Öffnungsweite des

Kreisrings, polygonale Struktur, usw.) modifiziert werden, um die

Fernfeldcharakteristik eines betreffenden Oberflächenemitters zu verändern. Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass mindestens ein Oberflächenemitter Mittel zur Steuerung einer Stromverteilung im Bereich einer aktiven Zone des Oberflächenemitters aufweist. Neben der vorstehend genannten Ausführungsform, welche im Rahmen eines

Fertigungsprozesses des Oberflächenemitters die Beeinflussung einer

Stromdichte während eines späteren Betriebs des Oberflächenemitters aufgrund der Geometrie und/oder Anordnung eines Stromkontakts ermöglicht, ist es ferner denkbar, dass die erfindungsgemäßen Mittel zur Steuerung einer _.

Stromverteilung im Bereich der aktiven Zone des Oberflächenemitters dynamisch verwendet werden, das heißt während des Betriebs der Laserlichtquelle beziehungsweise eines speziellen Oberflächenemitters, um - gleichsam in Echtzeit - die Stromverteilung zu beeinflussen, mit dem Ziel, dass die

Fernfeldcharakteristik in gleichem Maße beeinflusst werden kann.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform weisen die Mittel zur

Steuerung der Stromverteilung mehrere Stromkontakte im Bereich einer

Auskoppelspiegelschicht des Oberflächenemitters auf, die jeweils an

unterschiedlichen Orten in der Auskoppelspiegelschicht angeordnet sind und/oder eine unterschiedliche Geometrie und/oder Orientierung im Bezug auf die aktive Zone und/oder eine Stromapertur aufweisen. Beispielsweise können die mehreren Stromkontakte alternierend und/oder zeitlich überlappend im Sinne einer Ansteuerung des Oberflächenemitters betrieben werden, das heißt mit einem Betriebsspannungspotenzial beaufschlagt werden, um den

Oberflächenemitter in an sich bekannter Weise mit Strom zu versorgen. Durch die je nach verwendetem Stromkontakt unterschiedlichen

Stromdichteverteilungen in dem Oberflächenemitter ergeben sich entsprechend unterschiedliche Fernfelder. Eine gleichzeitige Ansteuerung der mehreren Stromkontakte mit gleichen oder unterschiedlichen Ansteuersignalen ist ebenfalls denkbar, um die Stromdichteverteilung und damit die Fernfeldcharakteristik des Oberflächenemitters bzw. seiner erzeugten Laserstrahlung zu beeinflussen. Durch die vorstehend beschriebene Ausführungsform kann die

Fernfeldcharakteristik eines Oberflächenemitters vorteilhaft während seines Betriebs beeinflusst werden, was vorteilhaft eine dynamische Änderung der resultierenden Fernfeldcharakteristik der gesamten Laserlichtquelle erlaubt.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass mindestens ein Oberflächenemitter eine Strukturierung im Auskoppelspiegel enthält, die die Abstrahlcharakteristik derart verändert, dass sich eine andere

Feldcharakteristik, insbesondere Fernfeldcharakteristik, gegenüber den Emittern ohne Strukturierung ergibt.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass mindestens ein Oberflächenemitter eine strahlformende Optik, insbesondere eine

Mikrolinse, aufweist. Dadurch können einzelne Oberflächenemitter hinsichtlich ihrer Fernfeldcharakteristik beeinflusst werden, insbesondere ohne andere, benachbarte Oberflächenemitter, gleichermaßen zu beeinflussen, wodurch sich ein weiterer Freiheitsgrad zur Beeinflussung der resultierenden

Fernfeldcharakteristik der Laserlichtquelle ergibt. Insbesondere können einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform zufolge unterschiedliche Oberflächenemitter jeweils unterschiedlich ausgebildete stahlformende Optiken, insbesondere Mikrolinsen, aufweisen. Die Mikrolinsen, die den verschiedenen Oberflächenemittern der erfindungsgemäßen

Laserlichtquelle zugeordnet sind, können sich beispielsweise hinsichtlich ihrer Brennweite oder sonstiger Parameter (asphärische Form, Stufenform, usw.) unterscheiden.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass unterschiedliche Oberflächenemitter jeweils als Vertical Cavity Surface Emitting Laser, VCSEL, oder als Vertical External Cavity Surface Emitting Laser, VECSEL, ausgebildet sind. Durch die Vorsehung von Oberflächenemittern unterschiedlichen Typs (VCSEL, VECSEL) wird vorteilhaft ein weiterer

Freiheitsgrad zur Formung der resultierenden Fernfeldcharakteristik der Laserlichtquelle geschaffen.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass eine Packungsdichte, die einen Abstand eines Oberflächenemitters zu mindestens einem hierzu benachbarten Oberflächenemitter in mindestens einer Dimension beschreibt, von einer Ortskoordinate des betreffenden Oberflächenemitters in Bezug auf eine Referenzkoordinate der Laserlichtquelle abhängt. Dadurch ist vorteilhaft ein weiterer Freiheitsgrad zur Formung der resultierenden

Fernfeldcharakteristik der erfindungsgemäßen Laserlichtquelle gegeben.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass unterschiedliche Oberflächenemitter so relativ zueinander angeordnet sind, dass Hauptstrahlrichtungen der jeweils von ihnen emittierten Laserstrahlung nicht parallel zueinander sind. Dadurch ist vorteilhaft noch ein weiterer Freiheitsgrad bei der Überlagerung der Fernfeldcharakteristika der einzelnen

Oberflächenemitter gegeben, wodurch eine weiter gesteigerte Flexibilität bei der resultierenden Fernfeldcharakteristik der Laserlichtquelle möglich ist. Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Oberflächenemitter so hinsichtlich ihrer Fernfeldcharakteristik ausgebildet und zueinander angeordnet sind, dass von der Laserlichtquelle abgegebene Laserstrahlung im Fernfeld der Laserlichtquelle über einen vorgebbaren Raumwinkelbereich, von vorzugsweise mindestens etwa 0.01 ^* π bis etwa 0.03 ^* π, um eine resultierende Hauptstrahlrichtung der Laserlichtquelle herum eine optische Leistung aufweist, die um weniger als 15%, vorzugsweise weniger als 10%, von einem vorgebbaren Wert für die optische Leistung abweicht. Dieser Raumwinkelbereich wird im folgenden auch als

„Plateaubereich" bezeichnet.

Außerhalb des Plateaubereichs fällt die Leistung einer weiteren Ausführungsform zufolge innerhalb eines zweiten Raumwinkelbereichs von weniger als etwa 10% des vorgebbaren Raumwinkelbereichs auf Null ab.

Dadurch kann beispielsweise vorteilhaft eine gesteigerte Homogenität beziehungsweise„Flachheit" der Fernfeldcharakteristik der Laserlichtquelle in dem interessierenden Raumwinkelbereich erzielt werden, was insbesondere für die gleichmäßige Beaufschlagung einer weiteren optischen Komponente von Vorteil ist, beispielsweise für das longitudinale optische Pumpen eines

Festkörperlasers. Die von der erfindungsgemäßen Laserlichtquelle bereitgestellte Strahlung mit der optimierten Fernfeldcharakteristik kann vorteilhaft auch durch eine weitere Optik, insbesondere eine Pumpoptik, auf eine zu pumpende Komponente, wie beispielsweise den Festkörperlaser, transformiert werden, wodurch sich in an sich bekannter Weise die Strahlquerschnitte der

Laserstrahlung beeinflussen lassen, die Flachheit der Intensitätsverteilung jedoch nicht beeinträchtigt wird.

Besonders vorteilhaft kann die erfindungsgemäße Laserlichtquelle einer weiteren Ausführungsform zufolge in einem Laserzündsystem für eine

Brennkraftmaschine eingesetzt werden, insbesondere einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs oder eines Stationärmotors. Das Laserzündsystem weist einen Festkörperlaser zum Erzeugen von Laserzündimpulsen auf und mindestens eine erfindungsgemäße Laserlichtquelle zum optischen Pumpen des Festkörperlasers. Eine weitere Lösung der Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 15 gegeben. Das erfindungsgemäße

Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Oberflächenemitter mit jeweils unterschiedlicher Fernfeldcharakteristik verwendet werden, wobei die mindestens zwei Oberflächenemitter vorzugsweise gleichzeitig oder alternierend und/oder zeitlich überlappend betrieben werden, um eine gewünschte

resultierende Fernfeldcharakteristik der Laserlichtquelle zu erzielen.

Insbesondere bei hochfrequenten Ansteuersignalen kann mittels einer alternierenden und/oder zeitlich überlappenden Ansteuerung unterschiedlicher Oberflächenemitter, beispielsweise mittels pulsweitenmodulierter (PWM) Ansteuersignale, eine im wesentlichen stufenlose Einstellung der resultierenden Fernfeldcharakteristik der Laserlichtquelle erfolgen.

Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren der Zeichnung dargestellt sind. Dabei bilden alle beschriebenen oder dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer

Zusammenfassung in den Patentansprüchen oder deren Rückbeziehung sowie unabhängig von ihrer Formulierung bzw. Darstellung in der Beschreibung bzw. in der Zeichnung.

In der Zeichnung zeigt:

Figur 1 schematisch eine Draufsicht auf eine Laserlichtquelle gemäß einer

Ausführungsform der Erfindung,

Figur 2a,

2b unterschiedliche Fernfeldcharakteristiken einzelner Oberflächenemitter der Laserlichtquelle gemäß Figur 1 ,

Figur 3 schematisch stark vergrößert einen Querschnitt eines einzelnen

Oberflächenemitters gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,

Figur 4a, 4b Oberflächenemitter mit jeweils unterschiedlicher Stromapertur gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,

Figur 5a,

5b schematisch jeweils eine Fernfeldcharakteristik der Oberflächenemitter aus Figur 4a, 4b,

Figur 6 schematisch eine Seitenansicht von Komponenten eines laserbasierten Zündsystems für eine Brennkraftmaschine mit einer Laserlichtquelle gemäß der vorliegenden Erfindung,

Figur 7a,

7b schematisch jeweils einen Querschnitt erfindungsgemäßer

Oberflächenemitter mit jeweils unterschiedlich angeordnetem

Stromkontakt,

Figur 8a,

8b schematisch jeweils eine Fernfeldcharakteristik der Oberflächenemitter gemäß Figur 7a, 7b,

Figur 9a,

9b jeweils einen Querschnitt eines Oberflächenemitters gemäß einer weiteren Ausführungsform in unterschiedlichen Betriebszuständen,

Figur 10a,

10b schematisch jeweils eine Fernfeldcharakteristik entsprechend den in Figur 9a, 9b symbolisierten Betriebszuständen,

Figur 1 1 a,

1 1 b, 1 1 c

jeweils schematisch eine Draufsicht auf eine Laserlichtquelle gemäß weiterer Ausführungsformen der Erfindung,

Figur 12 schematisch eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform der Erfindung mit Mikrolinsen, Figur 13 schematisch eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform der

Erfindung mit nichtkonstanter Packungsdichte von Oberflächenemittern,

Figur 14 schematisch eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Laserlichtquelle, und

Figur 15 schematisch eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Laserlichtquelle mit hinsichtlich ihrer

Hauptstrahlrichtung jeweils unterschiedlich ausgerichteten

Oberflächenemittern.

Figur 1 zeigt schematisch eine Draufsicht auf eine Laserlichtquelle 100 gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Die Laserlichtquelle 100 verfügt über eine Mehrzahl von Oberflächenemittern 200a, 200b, welche vorliegend in einer matrixartigen Anordnung auf einem gemeinsamen Trägerelement 300 angeordnet sind. Ebenfalls in Figur 1 abgebildet ist eine Steuereinrichtung 400, die die Laserlichtquelle 100 mit mindestens einem Steuersignal A beaufschlagt, um eine Erzeugung von Laserstrahlung in den einzelnen Oberflächenemittern 200a, 200b in an sich bekannter Weise zu bewirken.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass mindestens zwei Oberflächenemitter 200a, 200b der Laserlichtquelle 100 so ausgebildet sind, dass sie jeweils eine unterschiedliche Fernfeldcharakteristik aufweisen. Dadurch kann vorteilhaft eine resultierende Fernfeldcharakteristik der gesamten Laserlichtquelle 100 hinsichtlich vorgebbarer Optimierungsziele beeinflusst und die Laserlichtquelle 100 optimal an ein Zielsystem angepasst werden.

Beispielsweise weist der Oberflächenemitter 200a der in Figur 1 abgebildeten Laserlichtquelle 100 eine erste Fernfeldcharakteristik FFC1 auf, wie sie in Figur 2a schematisch angedeutet ist. Hierbei ist eine Strahlungsleistung der von dem Oberflächenemitter 200a erzeugten Laserstrahlung im Fernfeld mit dem

Bezugszeichen P bezeichnet und in an sich bekannter Weise aufgetragen über einer in Figur 2a nicht näher bezeichneten Winkelkoordinate (horizontale Achse).

Im Unterschied zu der ersten Fernfeldcharakteristik FFC1 des

Oberflächenemitters 200a weist der Oberflächenemitter 200b (Figur 1 ) die in Figur 2b abgebildete, andersartige Fernfeldcharakteristik FFC2 auf. Ein Vergleich der Fernfeldcharakteristiken FFC1 , FFC2 ergibt, dass die erste Fernfeldcharakteristik FFC1 des Oberflächenemitters 200a (Figur 1 ) eine im Wesentlichen gaußförmige Gestalt hat, während die Fernfeldcharakteristik FFC2 des zweiten Oberflächenemitters 200b eine„donutförmige" Fernfeldcharakteristik hat, die im Unterschied zu der ersten Fernfeldcharakteristik FFC1 bei der Hauptstrahlrichtung (Schnitt mit der Leistungsachse P) ein lokales Minimum aufweist, das von zwei Maxima begrenzt ist.

Figur 3 zeigt schematisch eine Seitenansicht eines Oberflächenemitters 200 gemäß einer weiteren Ausführungsform in starker Vergrößerung. Der

Oberflächenemitter 200 weist eine erste Reflektorschicht 202 auf, die vorliegend direkt auf dem Trägerelement 300 angeordnet ist. Die Reflektorschicht 202 kann beispielsweise als sogenannter Distributed Bragg Reflector (DBR) ausgebildet sein und besteht dementsprechend aus einem Schichtaufbau mehrerer

Teilschichten mit jeweils unterschiedlichem Brechungsindex.

Ferner verfügt der Oberflächenemitter 200 über eine zweite Reflektorschicht 204, welche ebenfalls als Distributed Bragg Reflector ausgebildet sein kann.

Zwischen den Reflektorschichten 202, 204, die einen Laserresonator bilden, befindet sich eine aktive Zone 206, die in an sich bekannter Weise einen oder mehrere Quantenfilme 208 oder andere Strukturen enthalten kann, welche bei entsprechender elektrischer Anregung elektromagnetische Strahlung der gewünschten Wellenlänge erzeugen, beispielsweise Quantenpunkte,

Quantendrähte.

Zwischen der in Figur 3 oberen Reflektorschicht 204, die einen Auskoppelspiegel des Oberflächenemitters 200 darstellt, und der aktiven Zone 206, ist eine

Stromblende 210 aus elektrisch nicht bzw. schlecht leitendem Material vorgesehen, welche eine Stromdichte beeinflusst, die sich bei der

Beaufschlagung eines Stromkontakts 212 mit einem Bezugsspannungspotential durch die Steuereinrichtung 400 ergibt. Figur 3 zeigt symbolisch die Ansteuerung des Oberflächenemitters 200 durch die Steuereinheit 400 durch die gestrichelte Linie, welche einem Ansteuersignal A entspricht.

Insbesondere kann die Stromdichte in dem Bereich der aktiven Zone 206 und damit auch im Bereich des Quantenfilms 208 durch die Öffnungsbreite 210a beziehungsweise generell Öffnungsform der Stromblende 210 beeinflusst werden. Dies wirkt sich in der Regel auch auf das von dem Oberflächenemitter 200 erzeugte Fernfeld beziehungsweise die entsprechende

Fernfeldcharakteristik der Laserstrahlung L aus. Dieser Effekt wird

erfindungsgemäß vorteilhaft ausgenutzt, um mehrere Oberflächenemitter mit jeweils unterschiedlicher Fernfeldcharakteristik FFC1 , FFC2 (Figur 2a, 2b) herzustellen. Der Öffnungsbereich 210b der Stromblende 210, der die

Fernfeldcharakteristik des Oberflächenemitters 200 beeinflusst, wird auch als Stromapertur 210b bezeichnet.

Figur 4a zeigt eine Ausführungsform eines Oberflächenemitters 200a, der eine Stromblende 210' mit einer verhältnismäßig kleinen Stromapertur aufweist. Die maximale Öffnungsweite b1 der Stromapertur bewirkt das in Figur 5a

schematisch abgebildete, in etwa gaußförmige Fernfeld beziehungsweise die entsprechende Fernfeldcharakteristik FFC1 der Laserstrahlung L.

Im Unterschied hierzu weist der in Figur 4b ebenfalls in Seitenansicht abgebildete Oberflächenemitter 200b - bei ansonsten vergleichbarem Aufbau - eine Stromblende 210" auf, welche eine größere Stromapertur besitzt. Die maximale Öffnungsweite b2 der Stromapertur der Stromblende 210" gemäß Figur 4b ist etwa 50% größer als die maximale Öffnungsweite b1 der

Stromapertur der Stromblende 210' des Oberflächenemitters 200a aus Figur 4a.

Bei dem Oberflächenemitter 200b gemäß Figur 4b ergibt sich dementsprechend eine von der Gaußform (Figur 5a) abweichende Fernfeldcharakteristik FFC2, die in Figur 5b schematisch abgebildet ist.

Durch entsprechende Kombination und räumliche Anordnung eines oder mehrerer Oberflächenemitter des Typs 200a bzw. 200b auf dem Trägerelement 300 (Fig. 1 ) kann vorteilhaft eine gewünschte, resultierende

Fernfeldcharakteristik der Laserlichtquelle 100 bereitgestellt werden.

Insbesondere können die einzelnen Oberflächenemitter 200a, 200b so relativ zueinander angeordnet und/oder ausgerichtet werden, dass sich ein

resultierendes Fernfeld für die Laserlichtquelle 100 mit einer verhältnismäßig homogenen Intensitätsverteilung über einen vorgebbaren Raumwinkelbereich einstellt. Figur 6 zeigt schematisch eine Seitenansicht von Komponenten eines

laserbasierten Zündsystems 1000 für eine Brennkraftmaschine, beispielsweise eines Kraftfahrzeugs oder eines stationären Großgasmotors oder dergleichen. Das Laserzündsystem 1000 weist eine erfindungsgemäße Laserlichtquelle 100 mit unterschiedlich ausgebildeten Oberflächenemittern 200a, 200b auf, welche entsprechend unterschiedliche Fernfeldcharakteristiken FFC1 , FFC2 (Figur 5a, 5b) aufweisen. Die von der Laserlichtquelle 100 insgesamt erzeugte Laserstrahlung L1 , welche eine Überlagerung der Laserstrahlung L der einzelnen Oberflächenemitter 200a, 200b ist mit ihren unterschiedlichen Fernfeldcharakteristiken FFC1 , FFC2 ist, wird durch eine Fokussieroptik 500, welche in Figur 6 als bikonvexe Linse angedeutet ist, auf den Festkörperlaser 600 gebündelt, wodurch vorteilhaft eine Anpassung des Strahlquerschnitts der Laserstrahlung L1 der Laserlichtquelle

100 an die üblicherweise wesentlich kleinere Stirnfläche 602 des

Festkörperlasers 600 realisiert wird. Mit dem Bezugszeichen 604 ist ein

Pumpstrahlprofil in dem Festkörperlaser 600 angedeutet, wie es durch die Beaufschlagung des Festkörperlasers 600 mit der durch die Pumpoptik 500 transformierten Laserstrahlung L1 der Laserlichtquelle 100 erzielt wird. Aufgrund der in Figur 6 schematisch abgebildeten Anordnung der einzelnen, voneinander verschiedenen Oberflächenemitter 200a, 200b der Laserlichtquelle 100 auf dem Trägerelement 300 ergibt sich, wie aus dem Pumpprofil 604 ersichtlich, eine besonders homogene Intensitätsverteilung der Laserstrahlung L1 im Bereich der Stirnfläche 602 des Festkörperlasers 600. Dadurch ist vorteilhaft ein effizientes - vorliegend longitudinales - optisches Pumpen des Festkörperlasers 600 möglich, wodurch besonders energiereiche Laserzündimpulse LZ mit hoher Strahlqualität erhalten werden. Besonders vorteilhaft sind die einzelnen Oberflächenemitter 200a, 200b der Laserlichtquelle 100 so hinsichtlich ihrer Fernfeldcharakteristik FFC1 , FFC2 (Figur 2a, 2b) ausgebildet und zueinander angeordnet, dass die von der Laserlichtquelle 100 abgegebene Laserstrahlung L1 in dem Fernfeld der Laserlichtquelle 100 über einen vorgebbaren Raumwinkelbereich Ω von vorzugsweise mindestens etwa 0.01 *π bis etwa 0.03 *π um eine resultierende Hauptstrahlrichtung H R der Laserlichtquelle 100 herum eine optische Leistung aufweist, die um weniger als 15%, vorzugsweise weniger als 10%, von einem vorgebbaren Wert für die optische Leistung abweicht. Außerhalb des Plateaubereichs fällt die Leistung einer weiteren Ausführungsform zufolge innerhalb eines zweiten Raumwinkelbereichs von weniger als etwa 10% des vorgebbaren Raumwinkelbereichs auf Null ab. Figur 7a zeigt schematisch eine Seitenansicht eines Oberflächenemitters 200c gemäß einer weiteren Ausführungsform. Der Oberflächenemitter 200c weist einen Stromkontakt 212' auf, der beispielsweise im Wesentlichen

Kreisringgeometrie besitzt und auf einer in Figur 7a oberen Außenfläche des Auskoppelspiegels 204 (Figur 3) angeordnet ist, um in an sich bekannter Weise dem Oberflächenemitter 200c elektrische Energie zuzuführen. Speziell weist der

Stromkontakt 212' vorliegend einen ersten Abstand d1 von der Stromblende 210 auf, so dass sich eine von dem ersten Abstand d 1 abhängige

Stromdichteverteilung in der aktiven Zone 206 ergibt. Die Stromapertur der Stromblende 210 des Oberflächenemitters 200c gemäß Figur 7a weist eine maximale Öffnungsweite b3 auf.

Figur 7b zeigt eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform 200d eines erfindungsgemäßen Oberflächenemitters. Der Oberflächenemitter 200d gemäß Figur 7b weist eine Stromblende mit derselben Öffnungsweite b3 auf, wie der Oberflächenemitter 200c gemäß Figur 7a. Im Unterschied zu dem

Oberflächenemitter 200c der Figur 7a weist der Oberflächenemitter 200d gemäß Figur 7b jedoch einen Stromkontakt 212" auf, der um einen zweiten Abstand d2 von der Stromblende 210 beabstandet ist. Das bedeutet, der Abstand zwischen dem Stromkontakt 212" und der Stromblende 210 ist bei dem Oberflächenemitter 200d geringer als bei dem Oberflächenemitter 200c gemäß Figur 7a. Dies bewirkt wiederum eine Veränderung der Stromdichteverteilung in der aktiven Zone 206 bei dem Betrieb des erfindungsgemäßen Oberflächenemitters 200d derart, dass sich die in Figur 8b schematisch abgebildete Fernfeldcharakteristik FFC4 einstellt. Diese Fernfeldcharakteristik FFC4 besitzt zwei ausgeprägte Maxima, während die Fernfeldcharakteristik FFC3 (Figur 8a) des

Oberflächenemitters 200c im wesentlichen Gaußform aufweist.

Figur 9a zeigt schematisch eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform 200e des erfindungsgemäßen Oberflächenemitters. Der Oberflächenemitter 200e weist vorliegend zwei Stromkontakte 212a, 212b auf, die jeweils im Wesentlichen etwa kreisringförmig ausgebildet und auf einer in Figur 9a oberen Außenfläche entsprechend gestufter Bereiche des Auskoppelspiegels angeordnet sind. Je nachdem, über welchen der Stromkontakte 212a, 212b der Oberflächenemitter 200e mit elektrischer Energie für den Laserbetrieb versorgt wird, stellt sich eine unterschiedliche Stromdichteverteilung in dem Auskoppelspiegel und in der daran angrenzenden aktiven Zone 206 ein, so dass der Quantenfilm, der in der aktiven Zone 206 angeordnet ist, in jeweils unterschiedlicher Weise mit elektrischer Energie beaufschlagt wird. Daraus resultiert wiederum eine unterschiedliche Fernfeldcharakteristik FFC5 (Figur 10a) für den Betrieb des Oberflächenemitters 200e mit elektrischer Versorgung über den ersten

Stromkontakt 212a (Ansteuerung A1 ), und für den Betrieb des

Oberflächenemitters 200e, 200f mit elektrischer Versorgung über den zweiten

Stromkontakt 212b (Ansteuerung A2) (Figur 9b), bei dem sich wiederum eine etwa donutförmige Fernfeldcharakteristik FFC6 (Figur 10b) einstellt.

Besonders vorteilhaft kann demnach durch alternierendes Betreiben des Oberflächenemitters 200e über einen jeweiligen Stromkontakt 212a, 212b jeweils eine unterschiedliche Fernfeldcharakteristik FFC5, FFC6 erzielt werden. Dies erlaubt eine dynamische Einstellung des Fernfeldes des Oberflächenemitters 200e, also eine Beeinflussung des Fernfeldes während des Betriebs des Oberflächenemitters 200e. Unterschiedliche Oberflächenemitter 200e, 200f können an sich auch mit identischer Struktur, aber derart unterschiedlich verschaltet mit der Ansteuereinheit 400 vorgesehen sein, dass sie bzw. ihre Stromkontakte 212a, 212b jeweils komplementär zueinander ansteuerbar sind.

Durch die Vorsehung eines oder mehrerer Oberflächenemitter des in Figur 9a, 9b abgebildeten Typs kann somit zusätzlich zu der Ausnutzung der

fertigungsbedingten Freiheitsgrade eine dynamische Anpassung der

Fernfeldcharakteristik der Laserlichtquelle 100 (Figur 1 ) erzielt werden.

Weitere Freiheitsgrade für die Fernfeldcharakteristik der einzelnen Emitter 200e, 200f sind durch unterschiedliche Wahl der Geometrie bzw. Anordnung der

Stromkontakte 212a, 212b (vgl. Abstände d3, d4 zur Stromblende in Figur 9a) erzielbar.

Es ist ferner denkbar, dass die beiden Stromkontakte 212a, 212b (Figur 9a) des Oberflächenemitters 200e gleichzeitig mit unterschiedlichen

Bezugsspannungspotenzialen oder auch mit demselben

Bezugsspannungspotenzial verbunden werden, um weitere Stromdichteverteilungen in der aktiven Zone 206 und dem darin angeordneten Quantenfilm zu bewirken, was wiederum auf unterschiedliche

Fernfeldcharakteristiken führt.

Die Vorsehung von mehr als zwei Stromkontakten 212a, 212b, die sich hinsichtlich ihrer Beabstandung von der Stromblende bzw. der aktiven Zone 206 und/oder Ausrichtung in der Auskoppelspiegelschicht unterscheiden, ist ebenfalls denkbar.

Figur 1 1 a zeigt schematisch eine Draufsicht auf eine Laserlichtquelle gemäß einer weiteren Ausführungsform. Die Laserlichtquelle gemäß Figur 1 1 a verfügt insgesamt über 36 Oberflächenemitter, wobei zwei Gruppen G1 , G2 von

Oberflächenemittern jeweils 9 Oberflächenemitter des unter Bezugnahme auf Figur 4a beschriebenen Typs 200a aufweisen. Die weiteren Emittergruppen G3, G4 weisen Oberflächenemitter vom Typ 200b auf, wie sie unter Bezugnahme auf Figur 4b beschrieben worden sind.

Analog zu der Ausführungsform gemäß Figur 1 sind auch bei der

Ausführungsform gemäß Figur 1 1 a alle Oberflächenemitter 200a, 200b auf einem gemeinsamen Trägerelement 300 angeordnet.

Durch die in Figur 1 1 a abgebildete Konfiguration wird eine resultierende

Feldcharakteristik der Laserlichtquelle 100a erreicht, die sich aus der

Superposition der einzelnen Fernfeldcharakteristiken der Oberflächenemitter 200a, 200b ergibt. Insbesondere hängt die resultierende Feldcharakteristik von den einzelnen Typen der Oberflächenemitter 200a, 200b ab, zusätzlich jedoch auch von deren räumlicher Anordnung auf dem Trägerelement 300.

Figur 1 1 b zeigt eine Draufsicht auf eine Laserlichtquelle 100b gemäß einer weiteren Ausführungsform. Die Laserlichtquelle 100b verfügt ebenfalls über Oberflächenemitter 200a, 200b, die vorliegend jedoch alternierend sowohl in den Zeilen Z1 , Z2, .. als auch den Spalten S1 , S2, .. der Matrixanordnung gemäß Figur 1 1 b angeordnet sind. Das bedeutet, entlang einer in Figur 1 1 b horizontalen Ortskoordinate x folgen alternierend aufeinander Oberflächenemitter des Typs 200a, 200b. Dasselbe gilt für die weitere, in Figur 1 1 b vertikale Ortskoordinate y. Figur 1 1 c zeigt eine Draufsicht auf eine Lasereinrichtung 100c gemäß einer weiteren Ausführungsform. Eine erste Emittergruppe G1 ' weist

Oberflächenemitter des Typs 200b auf, während die restlichen

Oberflächenemitter 200a im Wesentlichen matrixförmig die erste Gruppe G1 ' umgebend angeordnet sind.

Die in den Figuren 1 1 a bis 1 1 c beispielhaft abgebildeten Konfigurationen unterschiedlicher Typen von Oberflächenemittern 200a, 200b ermöglichen jeweils die Einstellung unterschiedlicher resultierender Fernfeldcharakteristiken für die betreffenden Laserlichtquellen 100a, 100b, 100c.

Weitere räumliche Kombinationen von Emittern sind ebenfalls denkbar.

Insbesondere ist auch die Verwendung von mehr als zwei jeweils

unterschiedlichen Emittertypen 200a, 200b, 200c, .. entsprechend den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen zur Ausbildung einer

Laserlichtquelle denkbar.

Figur 12 zeigt schematisch eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Laserlichtquelle 100. Auf einem Trägerelement 300 sind Oberflächenemitter 200g, 200h angeordnet, welchen jeweils Mikrolinsen

220', 220" zugeordnet sind, die in an sich bekannter Weise eine Formung des von den Oberflächenemittern 200g, 200h erzeugten Fernfelds bzw. des Fernfelds ihrer Laserstrahlung bewirken. Besonders vorteilhaft weisen die den einzelnen Oberflächenemittern 200g, 200h zugeordneten Mikrolinsen 220', 220" jeweils unterschiedliche optische Eigenschaften (Brennweite, Oberflächenform) auf.

Figur 13 zeigt schematisch eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform 100 der erfindungsgemäßen Lasereinrichtung. Auf dem Trägerelement 300 sind mehrere Oberflächenemitter 200i entlang der in Figur 13 vertikal verlaufenden Ortskoordinate y angeordnet, wobei ein Abstand zwischen einander

benachbarten Oberflächenemittern 200i seinerseits abhängig ist von der Ortskoordinate y, beispielsweise in Bezug auf eine Referenzkoordinate yO des Trägerelements 300, sodass sich eine nichtkonstante Packungsdichte ergibt. Dadurch ist vorteilhaft ein weiterer Freiheitsgrad für die resultierende

Fernfeldcharakteristik der Laserlichtquelle 100 gegeben. Eine Variation der

Packungsdichte entlang einer anderen Ortskoordinate auf der Oberfläche des Trägerelements 300 ist ebenso denkbar wie die Kombination der nichtkonstanten Packungsdichte mit unterschiedlichen Emittertypen 200a, 200b, ..

Figur 14 zeigt schematisch eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Laserlichtquelle. Auf einem Trägerelement 300 sind Oberflächenemitter 200j, 200k unterschiedlichen Typs reihenweise angeordnet, wobei die in Figur 14 vertikal aufeinanderfolgenden Reihen jeweils zueinander versetzt sind.

Figur 15 zeigt schematisch eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lasereinrichtung, bei der mehrere Oberflächenemitter 200I, 200m, 200n jeweils so auf dem Trägerelement 300 angeordnet sind, dass ihre Hauptstrahlrichtung bzw. die Hauptstrahlrichtung H1 , H2, H3 der von ihnen erzeugten Laserstrahlung jeweils nicht parallel sind zueinander, wodurch noch weitere Freiheitsgrade für die Erzielung einer gewünschten resultierenden Fernfeldcharakteristik gegeben sind.

Die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen sind auch untereinander kombinierbar.

Die Anwendung des erfindungsgemäßen Prinzips ist vorteilhaft nicht auf die Fernfeldcharakteristik FFC1 der Oberflächenemitter 200 bzw. der

Laserlichtquelle 100 begrenzt. Vielmehr kann das Prinzip der Vorsehung mehrerer Emitter mit unterschiedlicher Feldcharakteristik auch auf das Nahfeld (nicht gezeigt) oder einen Übergangsbereich zwischen Nah- und Fernfeld angewandt werden. Je nach Ausgestaltung der Erfindung sind daher mindestens zwei Oberflächenemitter 200a, 200b so ausgebildet, dass sie jeweils eine unterschiedliche Feldcharakteristik, aufweisen. Bei der unterschiedlichen Feldcharakteristik kann es sich um eine Nahfeldcharakteristik und/oder eine Fernfeldcharakteristik sowie generell die gesamte Feldcharakteristik der von den betreffenden Emittern erzeugten Laserstrahlung handeln.