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Patent Searching and Data


Title:
METHOD FOR OPERATION OF A LASER DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2009/030550
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for operation of a laser device (26) which has a laser-active solid body (44) with a passive quality circuit (46), in which the laser device (26) has pump light (60) applied to it in order to produce a laser pulse (24). According to the invention, trigger radiation (60') is applied, in addition to the pump light (60), to the laser device (26) in order to switch the passive quality circuit (46) to a state of increased transmission at a predeterminable time (t1). This allows the time at which the laser pulse (24) is emitted to be predetermined precisely.

Inventors:
HERDEN WERNER (DE)
RIDDERBUSCH HEIKO (DE)
Application Number:
PCT/EP2008/059309
Publication Date:
March 12, 2009
Filing Date:
July 16, 2008
Export Citation:
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Assignee:
BOSCH GMBH ROBERT (DE)
HERDEN WERNER (DE)
RIDDERBUSCH HEIKO (DE)
International Classes:
H01S3/0941; F02P23/04; H01S3/102; H01S3/11
Domestic Patent References:
WO2007018675A22007-02-15
WO2006125685A12006-11-30
Attorney, Agent or Firm:
ROBERT BOSCH GMBH (Stuttgart, DE)
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Claims:

Ansprüche

1. Verfahren zum Betreiben einer Lasereinrichtung (26), die einen laseraktiven Festkörper (44) mit einer passiven Güteschaltung (46) aufweist, bei dem die Lasereinrichtung (26) mit Pumplicht (60) beaufschlagt wird, um einen Laserimpuls (24) zu erzeugen, dadurch gekennzeichnet, dass die Lasereinrichtung (26) zusätzlich zu dem Pumplicht (60) mit einer Triggerstrahlung (60') beaufschlagt wird, um die passive Güteschaltung (46) zu einem vorgebbaren Zeitpunkt (tl) in einen Zustand erhöhter Transmission zu versetzen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Pump licht (60) und die Triggerstrahlung (60') der Lasereinrichtung (26) über dieselbe Lichtleitereinrichtung (28) zugeführt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtleitereinrichtung (28) eine Mehrzahl von Lichtleitfasern (28a, 28b, ..) aufweist, dass das Pumplicht (60) über eine erste Gruppe von Lichtleitfasern (28a, 28b, ..) geführt wird, und dass die Triggerstrahlung (60') über eine zweite, vorzugsweise von der ersten Gruppe verschiedene, Gruppe von Lichtleitfasern (28a, 28b, ..) geführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in der Lichtleitereinrichtung (28) radial außenseitig angeordnete Lichtleitfasern (28a) zur Führung der Triggerstrahlung (60') verwendet werden, und dass radial weiter innen angeordnete Lichtleitfasern (28b) zur Führung des Pumplichts (60) verwendet werden, wobei vorzugsweise eine Einkoppeloptik (40) zwischen einem Ausgang der Lichtleitereinrichtung (28) und der Lasereinrichtung (26) vorgesehen ist.

5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Triggerstrahlung (60'), vorzugsweise mittels einer Einkoppeloptik (40), auf die passive Güteschaltung (46) fokussiert wird.

6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Triggerstrahlung (60') zumindest teilweise direkt in die passive Güteschaltung (46) eingestrahlt wird.

7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein zeitlicher Verlauf der Intensität der Triggerstrahlung (60'), insbesondere eine Startzeit und/oder eine Amplitude eines Triggerimpulses (24') und/oder eine Impulsbreite und/oder eine Impulsdauer, in Abhängigkeit eines zeitlichen Verlaufs der Intensität des Pumplichts (60) vorgegeben wird.

8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Triggerimpulse (24') verwendet werden.

9. Verwendung des Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche zur Erzeugung von Laserimpulsen (24) für eine Zündeinrichtung (27) einer Brennkraftmaschine (10) insbesondere eines Kraftfahrzeugs.

10. Lasereinrichtung (26) mit einem laseraktiven Festkörper (44) und einer passiven Güteschaltung (46), wobei die Lasereinrichtung (26) mit Pumplicht (60) beaufschlagbar ist, um einen Laserimpuls (24) zu erzeugen, gekennzeichnet durch Mittel (50) zur Erzeugung einer Triggerstrahlung (60'), mit der die Lasereinrichtung (26) zusätzlich zu dem Pumplicht (60) beaufschlagbar ist, um die passive Güteschaltung (46) zu einem vorgebbaren Zeitpunkt (tl) in einen Zustand erhöhter Transmission zu versetzen.

11. Lasereinrichtung (26) nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch eine Einkoppeloptik (40) zur Einkopplung von Pumplicht (60) und/oder Triggerstrahlung (60') in die Lasereinrichtung (26).

12. Lasereinrichtung (26) nach einem der Ansprüche 10 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (50) zur Erzeugung der Triggerstrahlung (60') eine Lichtquelle, insbesondere eine

Laserlichtquelle, vorzugsweise eine Halbleiter-Laserdiode, aufweisen, die direkt im Bereich der Lasereinrichtung (26), insbesondere direkt im Bereich der passiven Güteschaltung (46), angeordnet ist

13. Lasereinrichtung (26) nach einem der Ansprüche 10 bis 12, gekennzeichnet durch mindestens eine Lichtleitereinrichtung (28) zur Versorgung der Lasereinrichtung (26) bzw. der passiven Güteschaltung (46) mit dem Pumplicht (60) und/oder der Triggerstrahlung (60').

14. Lasereinrichtung (26) nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtleitereinrichtung (28) eine Mehrzahl von Lichtleitfasern (28a, 28b, ..) aufweist, wobei eine erste Gruppe von Lichtleitfasern (28a, 28b, ..) zur Führung des Pumplichts (60) vorgesehen ist, und wobei eine zweite Gruppe von Lichtleitfasern (28a, 28b, ..) zur Führung der Triggerstrahlung (60') vorgesehen ist.

15. Lasereinrichtung (26) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Gruppen bzw. einzelne Lichtleitfasern (28a, 28b) der beiden Gruppen an einem Endabschnitt (28') der Lichtleitereinrichtung (28), der in dem Bereich der Lasereinrichtung (26) angeordnet ist, relativ zueinander so angeordnet sind, dass sich in der Lasereinrichtung (26) und/oder in einer der Lasereinrichtung (26) vorgeordneten Einkoppeloptik (40) eine vorgebbare räumliche Verteilung des Pumplichts (60) und/oder der Triggerstrahlung (60') einstellt.

16. Zündeinrichtung (27) für eine Brennkraftmaschine (10) insbesondere eines Kraftfahrzeugs, gekennzeichnet durch mindestens eine Lasereinrichtung (26) nach einem der Ansprüche 10 bis 15.

Description:

Beschreibung

Titel

Verfahren zum Betreiben einer Lasereinrichtung

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Lasereinrichtung, die einen laseraktiven Festkörper mit einer passiven Güteschaltung aufweist, bei dem die Lasereinrichtung mit Pumplicht beaufschlagt wird, um einen Laserimpuls zu erzeugen.

Die Erfindung betrifft ferner eine Lasereinrichtung mit einem laseraktiven Festkörper und einer passiven Güteschaltung, wobei die Lasereinrichtung mit Pumplicht beaufschlagbar ist, um einen Laserimpuls zu erzeugen.

Derartige Lasereinrichtungen und Betriebsverfahren hierfür sind bekannt und weisen den Nachteil auf, dass ein Zeitpunkt, zu dem der Laserimpuls infolge der Beaufschlagung der Lasereinrichtung mit Pumplicht erzeugt wird, nicht genau vorgebbar ist.

Zusätzlich sind auch sogenannte aktiv gütegeschaltete Lasersysteme bekannt, bei denen eine Veränderung der Resonatorgüte beispielsweise über elektrooptische Schalter wie z.B. Pockelszellen steuerbar ist. Obwohl diese aktiven Systeme im Vergleich zu passiv gütegeschalteten Systemen prinzipiell eine genauere Vorgabe des Zeitpunkts der Erzeugung eines Laserimpulses ermöglichen, erfordern sie einen wesentlich größeren konstruktiven Aufwand und bedingen dementsprechend hohe Fertigungskosten.

Offenbarung der Erfindung

Dementsprechend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lasereinrichtung und ein Betriebsverfahren der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass der Zeitpunkt der Erzeugung eines Laserimpulses genauer vorgebbar ist.

Diese Aufgabe wird bei einer Lasereinrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Lasereinrichtung zusätzlich zu dem Pumplicht mit einer Triggerstrahlung beaufschlagt

wird, um die passive Güteschaltung zu einem vorgebbaren Zeitpunkt in einen Zustand erhöhter Transmission zu versetzen.

Die erfindungsgemäße zusätzliche Beaufschlagung der Lasereinrichtung mit der Triggerstrahlung bewirkt vorteilhaft, dass ein Zeitpunkt des Ausbleichens der passiven Güteschaltung steuerbar ist. Durch eine geeignete Wahl der Pumprichtintensität bzw. des zeitlichen Verlaufs der

Pumplichtintensität kann unter Anwendung des erfindungsgemäßen Prinzips der laseraktive Festkörper durch das optische Pumpen zunächst soweit optisch angeregt werden, dass sich eine gesteigerte Inversionsdichte einstellt, nicht jedoch bereits ein Laserbetrieb einsetzt. Zusätzlich zu der Beaufschlagung mit dem Pump licht wird erfindungsgemäß zu einem vorgebbaren Zeitpunkt die Triggerstrahlung in die Lasereinrichtung eingestrahlt, wodurch kurz darauf der passive Güteschalter ausbleicht und sich dementsprechend ein Laserbetrieb in der Lasereinrichtung einstellen kann, der schließlich zur Erzeugung des Laserimpulses führt.

Das erfindungsgemäße Prinzip nutzt die Tatsache aus, dass bei geeigneter Beaufschlagung der Lasereinrichtung bzw. der passiven Güteschaltung mit der Triggerstrahlung eine verhältnismäßig schnelle änderung der Transmission der passiven Güteschaltung eintritt, so dass der Laserimpuls nahezu ohne zeitliche Verzögerung gegenüber der Beaufschlagung der Lasereinrichtung mit der Triggerstrahlung erzeugt wird.

Ein besonders geringer konstruktiver Aufwand ergibt sich einer Erfindungsvariante zufolge dann, wenn das Pumplicht und die Triggerstrahlung der Lasereinrichtung über dieselbe Lichtleitereinrichtung zugeführt werden.

Besonders vorteilhaft kann erfindungsgemäß ferner vorgesehen sein, dass die Lichtleitereinrichtung eine Mehrzahl von Lichtleitfasern aufweist, dass das Pumplicht über eine erste Gruppe von Lichtleitfasern geführt wird, und dass die Triggerstrahlung über eine zweite, vorzugsweise von der ersten Gruppe verschiedene, Gruppe von Lichtleitfasern geführt wird, wobei vorteilhaft durch eine relative Anordnung der einzelnen Lichtleitfasern zueinander eine räumliche Verteilung der

Pumplichtintensität und der Intensität der Triggerstrahlung vorgebbar ist. Ein weiterer Vorteil dieser Erfindungsvariante besteht darin, dass die zu einer Lichtleitereinrichtung zusammengefassten mehreren Lichtleitfasern eine besonders einfache und effiziente Einkopplung des Pumplichts und der Triggerstrahlung in die betreffenden Lichtleitfasern ermöglichen, indem die betreffenden Lichtleitfasern eingangsseitig der jeweiligen optischen Quelle zugeordnet werden.

Ganz besonders vorteilhaft kann erfindungsgemäß ferner vorgesehen sein, dass in der Lichteleitereinrichtung radial außenseitig angeordnete Lichtleitfasern zur Führung der Triggerstrahlung verwendet werden, und dass radial weiter innen angeordnete Lichtleitfasern zur Führung des Pumplichts verwendet werden, wobei vorzugsweise eine Einkoppeloptik zwischen einem Ausgang der Lichtleitereinrichtung und der Lasereinrichtung vorgesehen ist. Die Einkoppeloptik kann beispielsweise eine bikonvexe Linse oder ein vergleichbares optisches System umfassen und bewirkt vorteilhaft eine Fokussierung der erfindungsgemäß bereitgestellten Triggerstrahlung auf denjenigen Bereich der Lasereinrichtung, der die passive Güteschaltung aufweist. Hierdurch ist vorteilhaft gewährleistet, dass die minimal erforderliche Intensität der Triggerstrahlung, die für ein gezieltes, schnelles Ausbleichen der passiven Güteschaltung erforderlich ist, erreicht wird.

Einer weiteren sehr vorteilhaften Erfindungsvariante zufolge kann die Triggerstrahlung auch durch eine separate Lichtquelle, insbesondere eine Laserlichtquelle, vorzugsweise eine Halbleiter-Laserdiode, bereitgestellt werden, die bevorzugt direkt im Bereich der Lasereinrichtung, insbesondere direkt im Bereich der passiven Güteschaltung, angeordnet ist. In diesem Fall ist die Verwendung einer Lichtleitereinrichtung zur Versorgung der Lasereinrichtung bzw. der passiven Güteschaltung mit der Triggerstrahlung nicht erforderlich. Die Einkopplung der erfindungsgemäß bereitgestellten Triggerstrahlung kann vorzugsweise axial, d.h. im üblichen analog zur Einkopplung des Pumplichts in die Lasereinrichtung, erfolgen; es ist jedoch auch denkbar, die Triggerstrahlung der Lasereinrichtung bzw. der passiven Güteschaltung lateral zuzuführen.

Besonders vorteilhaft wird einer weiteren Erfindungsvariante zufolge die Triggerstrahlung zumindest teilweise direkt in die passive Güteschaltung eingestrahlt, wodurch sich eine besonders effiziente optische Anregung der passiven Güteschaltung und ein damit korrespondierendes besonders schnelles Ausbleichen der passiven Güteschaltung ergibt, so dass eine Zeitdifferenz zwischen der Beaufschlagung der passiven Güteschaltung mit der Triggerstrahlung und der Erzeugung des Laserimpulses minimal wird.

Bei einer weiteren sehr vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens ist vorgesehen, dass ein zeitlicher Verlauf der Intensität der Triggerstrahlung, insbesondere eine Startzeit und/oder eine Amplitude eines Triggerimpulses und/oder eine Impulsbreite und/oder eine Impulsdauer in Abhängigkeit eines zeitlichen Verlaufs der Intensität des Pumplichts vorgegeben wird. Hierdurch ist vorteilhaft die Möglichkeit gegeben, die in Form der Triggerstrahlung in die Lasereinrichtung eingestrahlte Energie bzw. den entsprechenden zeitlichen Verlauf an eine bereits in der Lasereinrichtung 26 herrschende Inversionsdichte anzupassen, wodurch ein weiterer Freiheitsgrad bei der Erzeugung des Laserimpulses gegeben ist.

Anstelle eines einzelnen Triggerimpulses ist es erfindungsgemäß ferner möglich, mehrere Triggerimpulse zu verwenden, um ein Ausbleichen der passiven Güteschaltung zu bewirken.

Das erfindungsgemäße Betriebsverfahren eignet sich besonders gut zur Verwendung in einer laserbasierten Zündeinrichtung einer Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs. Der Einsatz des erfindungemäßen Betriebsverfahrens bei Zündeinrichtungen von Stationärmotoren oder generell anderen Laser-Impulsanwendungen ist ebenfalls denkbar.

Als eine weitere Lösung der Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist eine Lasereinrichtung gemäß Patentanspruch 10 angegeben. Die erfindungsgemäße Lasereinrichtung weist Mittel zur Erzeugung einer Triggerstrahlung auf, mit der die Lasereinrichtung zusätzlich zu dem Pumplicht beaufschlagbar ist, um die passive Güteschaltung zu einem vorgebbaren Zeitpunkt in einen Zustand erhöhter Transmission zu versetzen.

Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche.

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 beziehungsweise Darstellung in der Beschreibung beziehungsweise in der Zeichnung.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

In der Zeichnung zeigt:

Figur 1 eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine mit einer Zündeinrichtung zur Verwendung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren,

Figur 2 eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Lasereinrichtung der Zündeinrichtung gemäß Figur 1 ,

Figur 3 a einen zeitlichen Verlauf verschiedener Betriebsgrößen der erfindungsgemäßen Laseremrichtung aus Figur 2,

Figur 3b einen zeitlichen Verlauf eines Transmissionskoeffizienten einer passiven Güteschaltung, die in der Lasereinrichtung gemäß Figur 2 enthalten ist,

Figur 4a eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lasereinrichtung,

Figur 4b einen Querschnitt einer Lichtleitereinrichtung zur Verwendung mit der erfindungsgemäßen Lasereinrichtung nach Figur 4a,

Figur 5 einen weiteren Querschnitt einer Lichtleitereinrichtung zur Versorgung der erfindungsgemäßen Lasereinrichtung mit Pumplicht und mit einer Triggerstrahlung, und

Figur 6 eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lasereinrichtung, bei der die Beaufschlagung der Lasereinrichtung mit Pumplicht und mit der Triggerstrahlung in verschiedenen Bereichen der Lasereinrichtung erfolgt.

Ausführungsformen der Erfindung

Eine Brennkraftmaschine trägt in Figur 1 insgesamt das Bezugszeichen 10. Sie dient zum Antrieb eines nicht dargestellten Kraftfahrzeugs. Die Brennkraftmaschine 10 umfasst mehrere Zylinder, von denen in Figur 1 nur einer mit dem Bezugszeichen 12 bezeichnet ist. Ein Brennraum 14 des Zylinders 12 wird von einem Kolben 16 begrenzt. Kraftstoff gelangt in den Brennraum 14 direkt durch einen Injektor 18, der an einen auch als Rail beziehungsweise Common-Rail bezeichneten Kraftstoff- Druckspeicher 20 angeschlossen ist.

In den Brennraum 14 eingespritzter Kraftstoff 22 wird mittels eines Laserimpulses 24 entzündet, der von einer eine Lasereinrichtung 26 umfassenden Zündeinrichtung 27 in den Brennraum 14 abgestrahlt wird. Hierzu wird die Lasereinrichtung 26 über eine Lichtleitereinrichtung 28 mit einem Pumplicht gespeist, welches von einer Pumplichtquelle 30 bereitgestellt wird. Die Pumplichtquelle 30 wird von einer Steuer- und Regeleinrichtung 32 gesteuert, die auch den Injektor 18 ansteuert.

Beispielsweise kann es sich bei der Pumplichtquelle 30 um eine Halbleiter-Laserdiode handeln, die in Abhängigkeit eines Steuerstroms Pumplicht entsprechender Intensität über die Lichtleitereinrichtung 28 an die Lasereinrichtung 26 ausgibt. Obwohl Halbleiter-Laserdioden und andere klein bauende

Pumplichtquellen bevorzugt für einen Einsatz in dem Kraftfahrzeugbereich verwendet werden, ist für den Betrieb der erfindungsgemäßen Zündeinrichtung 27 prinzipiell jede Art von Pumplichtquelle verwendbar.

Figur 2 zeigt schematisch eine Detailansicht der Lasereinrichtung 26 aus Figur 1.

Wie aus Figur 2 ersichtlich, weist die Lasereinrichtung 26 einen laseraktiven Festkörper 44 auf, dem eine auch als Q-switch bezeichnete passive Güteschaltung 46 optisch nachgeordnet ist. Der laseraktive Festkörper 44 bildet hierbei zusammen mit der passiven Güteschaltung 46 sowie dem in Figur 2 links hiervon angeordneten Einkoppelspiegel 42 und dem Auskoppelspiegel 48 einen Laser-Oszillator aus, dessen Schwingverhalten von der passiven Güteschaltung 46 abhängt und damit zumindest mittelbar in an sich bekannter Weise steuerbar ist.

Bei der in Figur 2 abgebildeten Konfiguration der Lasereinrichtung 26 wird Pumplicht 60 durch die bereits unter Bezugnahme auf Figur 1 beschriebene Lichtleitereinrichtung 28 von der ebenfalls bereits beschriebenen Pumplichtquelle 30 zu dem Einkoppelspiegel 42 geleitet. Da der Einkoppelspiegel 42 für die Wellenlänge(n) des Pumplichts 60 durchsichtig ist, dringt das Pumplicht 60 in den laseraktiven Festkörper 44 ein und führt darin zu einer an sich bekannten Besetzungsinversion.

Während die passive Güteschaltung 46 ihren Ruhezustand aufweist, in dem sie einen verhältnismäßig kleinen Transmissionskoeffizienten besitzt, wird ein Laserbetrieb in dem laseraktiven Festkörper 44 beziehungsweise in dem durch den Einkoppelspiegel 42 und den Auskoppelspiegel 48 begrenzten Festkörper 44, 46 vermieden. Mit steigender Pumpdauer steigt jedoch die Strahlungsdichte in dem Laser-Oszillator 42, 44, 46, 48 an, so dass die passive Güteschaltung 46 ausbleicht, d.h. einen größeren Transmissionskoeffizienten annimmt, und der Laserbetrieb beginnen kann.

Auf diese Weise entsteht ein auch als Riesenimpuls bezeichneter Laserimpuls 24, der eine verhältnismäßig hohe Spitzenleistung aufweist. Der Laserimpuls 24 wird gegebenenfalls unter Verwendung einer weiteren Lichtleitereinrichtung oder auch direkt durch ein nicht abgebildetes Brennraumfenster der Lasereinrichtung 26 in den Brennraum 14 (Figur 1) der Brennkraftmaschine 10 eingekoppelt, so dass darin vorhandener Kraftstoff 22 entzündet wird.

Gegebenenfalls kann dem Laser-Oszillator 42, 44, 46, 48 ein nicht gezeigter optischer Verstärker zur optischen Verstärkung des Laserimpulses 24 zugeordnet sein.

Da unter Verwendung der vorstehend beschriebenen passiven Güteschaltung 46 der genaue Zeitpunkt der Erzeugung des Laserimpulses 24 mit herkömmlichen Betriebsverfahren in der Regel nicht genau festlegbar ist, wird das nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren 3a und 3b näher beschriebene erfindungsgemäße Betriebsverfahren durchgeführt.

Zunächst wird ab dem Zeitpunkt tθ in bekannter Weise die Lasereinrichtung 26 von einer Pumplichtquelle 30 (Figur 1) mit Pumplicht 60 (Figur 2) beaufschlagt, so dass sich der aus Figur 3a ersichtliche lineare Anstieg der Inversionsdichte N in der Lasereinrichtung 26 ergibt. Bevor jedoch allein aufgrund des optischen Pumpens mittels des Pumplichts 60 in herkömmlicher Weise ein Laserimpuls 24 erzeugt würde, sieht das erfindungsgemäße Verfahren die Beaufschlagung der Lasereinrichtung 26 bzw. der darin enthaltenen passiven Güteschaltung 46 mit einem zusätzlichen Triggerimpuls 24' vor, der vorliegend zu dem Zeitpunkt tl erzeugt und an die Lasereinrichtung 26 abgegeben wird. Geeignete Mittel 50 zur Erzeugung des Triggerimpulses 24' können beispielsweise als Halbleiter-Laserdiode ausgebildet sein und z.B. baulich integriert sein in die Pumplichtquelle 30 (Figur 1). Die dem Triggerimpuls 24' aus Figur 3a entsprechende Triggerstrahlung ist durch den Blockpfeil 60' in Figur 2 repräsentiert.

Die erfindungsgemäße zusätzliche Beaufschlagung der Lasereinrichtung 26 mit der Triggerstrahlung 60' bzw. dem Triggerimpuls 24' bewirkt vorteilhaft, dass ein bis zum dem Zeitpunkt tl im wesentlichen unveränderter Transmissionskoeffizient T (vgl. Figur 3b) der passiven Güteschaltung 46 innerhalb eines verhältnismäßigen kurzen Zeitraums auf einen größeren Wert Ti ansteigt, der dem ausgeblichenen Zustand der passiven Güteschaltung 46 entspricht. D.h., durch die erfindungsgemäße zusätzliche Beaufschlagung der Lasereinrichtung 26 mit der Triggerstrahlung 60' ergibt sich in unmittelbarem zeitlichen Zusammenhang mit dem Startzeitpunkt tl des Triggerimpulses 24' das Ausbleichen der passiven Güteschaltung 46 und damit das Einsetzen des Laserbetriebs in dem Laseroszillator 42, 44, 46, 48 der Lasereinrichtung 26 (Figur 2). Auf diese Weise kann demnach vorteilhaft das Einsetzen des Laserbetriebs durch die Wahl des Startzeitpunkts tl vorgegeben werden und dementsprechend auch die Erzeugung des Laserimpulses 24, der gemäß Figur 3 a kurz darauf, zu dem Zeitpunkt t3, von der Lasereinrichtung 26 abgestrahlt wird.

Während der Emission des Laserimpulses 24 reduziert sich die bis zu dem Zeitpunkt t2 aufgrund des optischen Pumpens durch das Pump licht 60 auf den Maximalwert N 2 angestiegene Inversionsdichte N in der Lasereinrichtung 26, vergleiche Figur 3 a.

Figur 4a zeigt eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lasereinrichtung 26, bei der sowohl das Pump licht 60 (nicht gezeigt) und die Triggerstrahlung 60' der Lasereinrichtung 26 mittels einer einzigen Lichtleitereinrichtung 28 zugeführt wird.

Die Lichtleitereinrichtung 28 weist hierbei den in Figur 4b abgebildeten Querschnitt auf, aus dem erkennbar ist, dass die Lichtleitereinrichtung 28 gebildet ist durch eine Mehrzahl von in verschiedenen Gruppen zusammengefassten einzelnen Lichtleitfasern 28a, 28b.

Die gemäß Figur 4b radial außenseitig angeordneten Lichtleitfasern 28a der ersten Gruppe sind erfindungsgemäß zur Führung der Triggerstrahlung 60' (Figur 4a) vorgesehen. Dadurch ist unter Verwendung der beispielsweise als bikonvexe Linse ausgebildeten Auskoppeloptik 40, die gemäß Figur 4a zwischen einem Endabschnitt 28' der Lichtleitereinrichtung 28 und der Lasereinrichtung 26 angeordnet ist, vorteilhaft die Möglichkeit gegeben, die Triggerstrahlung 60' optimal auf die passive Güteschaltung 46 zu fokussieren, so dass eine hinreichend hohe Strahlungsdichte der Triggerstrahlung 60' für das erfindungsgemäße stimulierte Ausbleichen der passiven Güteschaltung 46 zur Verfügung steht.

Bei der in Figur 4a abgebildeten Konfiguration wird der Lasereinrichtung 26 das Pumplicht 60 (Figur 2) über die gemäß dem Querschnitt nach Figur 4b radial inneren Lichtleitfasern 28b der Lichtleitereinrichtung 28 zugeführt.

Alternativ zu der Versorgung der Lasereinrichtung 26 mit der Triggerstrahlung 60' durch eine entfernt angeordnete Quelle 50 kann die Quelle 50 z.B. auch direkt im Bereich der Lasereinrichtung 26 vorgesehen sein, was in Figur 4a durch den gestrichelt dargestellten Funktionsblock 50 angedeutet ist. Die Quelle 50, bei der es sich z.B. um einen einzelnen Laseremitter handeln kann, kann vorteilhaft auch direkt an der Lasereinrichtung 26 angeordnet sein, bevorzugt im Bereich der passiven Güteschaltung 46, so dass die Triggerstrahlung 60' ohne wesentliche Transmissionsverluste direkt der passiven Güteschaltung 46 zuführbar ist.

Eine weitere sehr vorteilhafte Konfiguration der erfindungsgemäßen Lichtleitereinrichtung 28 ist in Figur 5 schematisch dargestellt. Im Gegensatz zu der Konfiguration nach Figur 4b ist bei der

Konfiguration nach Figur 5 eine zentrale Lichtleitfaser 28c mittig angeordnet, die zur übertragung der Triggerstrahlung 60' von einer entsprechenden Strahlungsquelle wie beispielsweise einer Laserlichtquelle, vorzugsweise einer Halbleiter-Laserdiode (nicht gezeigt) vorgesehen ist. Radial außenseitig der zentralen Lichtleitfaser 28c sind weitere Lichtleitfasern 28d vorgesehen, die zur Führung des Pumplichts 60 dienen. Die in Figur 5 abgebildete Konfiguration der Lichtleitereinrichtung 28 wird vorteilhaft in Kombination mit einer gemäß Figur 2 ausgestalteten erfindungsgemäßen Lasereinrichtung 26 verwendet. Insbesondere ist durch die mittige Anordnung der die Triggerstrahlung 60' führenden zentralen Lichtleitfaser 28c keine Fokussierung bzw. eine entsprechende Fokussieroptik bzw. Einkoppeloptik 40 zur Einkopplung der Triggerstrahlung 60' in die Lasereinrichtung 26 erforderlich. Gleichzeitig wird durch die symmetrische Anordnung der radial außenseitig vorgesehenen weiteren Lichtfasern 28d eine homogene Pumplichtverteilung in der Lasereinrichtung 26 erzielt.

Figur 6 zeigt eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lasereinrichtung 26.

Im Unterschied zu den vorstehend unter Bezugnahme auf die Figuren 2 und 4a beschriebenen Konfigurationen weist die Lasereinrichtung 26 gemäß Figur 6 einen Umlenkspiegel 41 auf, über den wie aus Figur 6 ersichtlich Pumplicht 60 im Wege einer Reflexion in die Lasereinrichtung 26 einstrahlbar ist, der jedoch einen verhältnismäßig hohen Transmissionskoeffizienten für das Licht des Laserimpulses 24 aufweist, um eine effiziente Auskopplung des Laserimpulses 24 aus der Lasereinrichtung 26 zu ermöglichen.

Bei der Konfiguration gemäß Figur 6 wird die erfindungsgemäß vorgesehene Triggerstrahlung 60' nicht in demselben Bereich der Lasereinrichtung 26 eingekoppelt wie das Pumplicht 60, sondern vorliegend beispielsweise direkt im Bereich der passiven Güteschaltung 46, d.h. links in Figur 6, wodurch eine ansonsten ggf. auftretende, störende Absorption der Triggerstrahlung 60' in dem laseraktiven Festkörper 44 vermieden wird, die lediglich zu einer Verringerung der Strahlungsdichte der Triggerstrahlung 60' in dem Bereich der passiven Güteschaltung 46 führte.

Die Triggerstrahlung 60' kann bei der Konfiguration gemäß Figur 6 analog zu den unter Bezugnahme auf die Figuren 2 und 4a beschriebenen Ausführungsbeispielen entweder über eine hierfür vorgesehene Lichtleitereinrichtung (nicht gezeigt) zugeführt werden; bevorzugt ist jedoch die Erzeugung der Triggerstrahlung 60' in einer entsprechenden Lichtquelle, insbesondere einer Laserlichtquelle, vorzugsweise einer Halbleiter-Laserdiode, die direkt in dem Bereich der Lasereinrichtung 26, insbesondere direkt in dem Bereich der passiven Güteschaltung 46, vorgesehen ist.

Beispielsweise ist es möglich, die den Laserresonator 42, 44, 46, 48 bildenden Komponenten einstückig auszubilden, wodurch eine monolithische Anordnung der Lasereinrichtung 26 erhalten wird. Dieser monolithischen Anordnung der Lasereinrichtung 26 kann vorteilhaft auch direkt eine die Triggerstrahlung 60' erzeugende Halbleiter-Laserdiode zugeordnet werden.

Neben der rein axialen Beaufschlagung der Lasereinrichtung 26 mit der Triggerstrahlung 60' ist auch eine laterale Anregung der Lasereinrichtung 26 bzw. der passiven Güteschaltung 46 mit der Triggerstrahlung möglich, wie dies durch die gestrichelt in Figur 6 abgebildeten Blockpfeile 60" symbolisiert ist.

Die erfindungsgemäße Lasereinrichtung 26 eignet sich insbesondere zur Verwendung in einer Zündeinrichtung 27 (Figur 1) einer Brennkraftmaschine 10 eines Kraftfahrzeugs, kann vorteilhaft jedoch auch im Zusammenhang mit Stationärmotoren verwendet werden.

Generell ermöglicht das erfindungsgemäße Prinzip die gezielte Erzeugung von Laserimpulsen 24 mittels der passiv gütegeschalteten Lasereinrichtung 26, wobei insbesondere der Zeitpunkt der Erzeugung des Laserimpulses 24 direkt abhängt von einer zeitlichen Lage tl des erfindungsgemäß vorgesehenen Triggerimpulses 24', so dass die bei herkömmlichen Systemen bestehende Unsicherheit bezüglich des Zeitpunkts der Erzeugung des Laserimpulses 24 ausgeräumt ist.