Die Erfindung betrifft ein Halbleiterlasersystem mit mehreren einen Laseroszillator umfassenden Halbleiter¬ lasereinheiten, aus denen jeweils Laserstrahlung austritt, mit einer jeder Halbleiterlasereinheit zugeordneten licht¬ leitenden Faser, mit einem Kopplungselement, welches die aus der jeweiligen Halbleiterlasereinheit austretende Laserstrahlung in die jeweilige lichtleitende Faser ein¬ koppelt, und mit einem die Fasern umfassenden Faserbündel als Lichtleitersystem, welches ein Ende aufweist, aus dem eine durch die Summe der jeweils von den Halbleiterlaser¬ einheiten erzeugten kohärenten Laserstrahlung gebildete Gesamtlaserstrahlung austritt, welche bei Lasertätigkeit aller Halbleiterlasereinheiten eine Zielfläche aus einem zu bestrahlenden Objekt ausleuchtet.

Derartige Halbleiterlasersysteme sind bekannt, bei diesen werden z. B. sieben Halbleiterlasereinheiten zusammen¬ gefaßt, um eine Gesamtlaserstrahlung zu erhalten, mit welcher ein Objekt bestrahlbar ist.

Mit derartigen Halbleiterlasersystemen kann jedoch nur eine einfache Laserbestrahlung durchgeführt werden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Halb¬ leiterlasersystem der gattungsgemäßen Art derart zu ver¬ bessern, daß mit diesem komplexe Bestrahlungsaufgaben in einfacher und möglichst effektiver Art und Weise durch¬ führbar sind.

Diese Aufgabe wird bei einem Halbleiterlasersystem der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Steuerung vorgesehen ist, mit welcher die Leistung jeder einzelnen Halbleiterlasereinheit definiert steuerbar ist und daß der Steuerung eine Bestrahlung unterschiedlicher Flächenelemente der Zielfläche mit einzeln für jedes Flächenelement definierbarer Intensität vorgebbar ist.

Der Vorteil der vorliegenden Erfindung ist somit darin zu sehen, daß für jedes Flächenelement der Zielfläche eine definierte Intensität mittels der Steuerung vorgebbar ist, was über die Steuerung der Leistung jeder einzelnen Halb¬ leiterlasereinheit möglich ist.

Damit schafft die erfindungsgemäße Lösung die Möglichkeit, komplexe Bestrahlungsaufgaben durchzuführen und beispiels¬ weise innerhalb der Zielfläche unterschiedliche Flächen¬ elemente mit unterschiedlicher Intensität zu bestrahlen, um somit die Art der Bestrahlung von Flächenbereichen der Zielfläche optimal an die jeweils zu lösende Aufgabe anzu¬ passen.

Die erfindungsgemäße Lösung stellt somit eine vorteilhafte Anwendung der Tatsache dar, daß die Gesamtlaserstrahlung nicht durch ein Lasersystem, sondern durch mehrere Halb¬ leiterlasersysteme erzeugt wird und nützt die Tatsache, daß mehrere Halbleiterlasersysteme hierzu eingesetzt werden konsequent aus, durch definierte Steuerung der Leistung der jeweiligen Halbleiterlasereinheiten komplexe Bestrahlungsaufgaben durchzuführen.

Ein besonders vorteilhaftes Ausführungsbeispiel sieht vor, daß die aus jeder Halbleiterlasereinheit austretende Laserstrahlung ein hinsichtlich der Intensität von der Laserstrahlung der anderen Halbleitereinheiten unab¬ hängiges Laserstrahlungsfeld aufweist, so daß dadurch in besonders vorteilhafter Weise die Festlegung einer definierbaren Intensität für jedes der unterschiedlichen Flächenelemente der Zielfläche möglich ist.

Noch vorteilhafter läßt sich dieses erreichen, wenn die aus jeder Halbleiterlasereinheit austretende Laser¬ strahlung von der Laserstrahlung der anderen Halbleiter¬ lasereinheiten strahlungsfeldentkoppelt ist, so daß keine Strahlungsfeld-Wechselwirkung zwischen den Laser¬ strahlungen aus den einzelnen Halbleiterlasereinheiten entsteht und damit die Einstellbarkeit der Intensität für jedes einzelne Flächenelement besonders vorteilhaft mög¬ lich ist.

Insbesondere ist vorgesehen, daß die jeweils in die licht¬ leitende Faser eingekoppelte Laserstrahlung einer Halb¬ leiterlasereinheit von der Laserstrahlung der anderen Halbleiterlasereinheiten strahlungsfeldentkoppelt ist, um Strahlungsfeld-Wechselwirkungen zu vermeiden.

Sie läßt sich besonders zweckmäßig dadurch realisieren, daß jede der Halbleiterlasereinheiten einen eigenen, von den anderen Halbleiterlasereinheiten strahlungsfeld- entkoppelten Laseroszillator aufweist.

Eine besonders vorteilhafte Entkopplung der Laseroszil¬ latoren ist dann gegeben, wenn die Laseroszillatoren der Halbleiterlasereinheiten jeweils voneinander getrennte Laseroszillatoren sind.

Ein weiteres, besonders vorteilhaftes Ausführungsbeispiel sieht vor, daß die die Gesamtlaserstrahlung bildenden Laserstrahlungen voneinander strahlungsfeldentkoppelt sind, so daß auch in der Gesamtlaserstrahlung keine Wechselwirkung der Laserstrahlungen miteinander über das Strahlungsfeld erfolgt und somit keine Rückwirkungen bei der definierten Vorgabe der Intensität der einzelnen Laserstrahlungen entsteht.

Insbesondere ist bei der erfindungsgemäßen Lösung vor¬ gesehen, daß mit der Steuerung die Intensität jeder einzelnen Halbleiterlasereinheit definiert steuerbar ist.

Darüber hinaus läßt sich bei Halbleiterlasereinheiten in gewissen Grenzen auch die Wellenlänge der Laserstrahlung steuern, so daß es vorteilhaft ist, wenn mit der Steuerung die Wellenlänge der Laserstrahlung jeder einzelnen Halb¬ leiterlasereinheit definiert vorgebbar ist.

Hinsichtlich der Art und Weise, wie die LaserStrahlung von jeder Halbleiterlasereinheit durch die Fasern zum Ende des Lichtleitersystems geführt wird und zur Gesamtlaser¬ strahlung des Lichtleitersystems kombiniert wird, wurden bislang keine weiteren Angaben gemacht. So ist es besonders vorteilhaft, wenn im Bereich des Endes des LichtleiterSystems Faserendflächen der Fasern, aus denen die Laserstrahlung der zugehörigen Halbleiterlaser¬ einheiten austritt in einer optisch auf die Zielfläche abbildbaren Endfläche des Lichtleitersystems liegen. Dies ist die Voraussetzung, um alle Faserendflächen gemeinsam mit einer Optik auf die Zielfläche abbilden zu können, so

daß für jede Faserendfläche dieselben Abbildungs¬ bedingungen gelten und somit eine einfache, und für alle Faserendflächen zutreffende Abbildung durchführbar ist.

Dies ist insbesondere auch dann erforderlich, wenn eine hohe Leistungsdichte auf der Zielfläche erreicht werden soll, da dann die Faserendflächen der Fasern möglichst dicht beieinanderliegen sollten.

Ein besonders vorteilhaftes Halbleiterlasersystem der erfindungsgemäßen Art sieht dabei vor, daß ein Zwischen¬ raum zwischen den Faserendflächen in der Endfläche kleiner als ein Dreifaches der Faserdicke ist. Noch vorteilhafter ist es, wenn der Zwischenraum zwischen den Faserendflächen kleiner als ein Zweifaches der .Faserdicke ist und bei besonders hohen Leistungsdichten ist vorgesehen, daß die Faserendflächen in der Endfläche nebeneinander liegen, vorzugsweise aneinander angrenzen.

Hinsichtlich der Form der Endfläche wurde im Zusammenhang mit den bislang beschriebenen Ausführungsbeispielen keine näheren Angaben gemacht. So wäre es im einfachsten Falle denkbar, daß die Endfläche die Form einer Ebene aufweist, da eine Ebene mit gängigen Abbildungsmethoden auf eine Zielfläche einfach abbildbar ist. Besonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn die Form der Endfläche an eine Form der Oberfläche des zu bestrahlenden Objekts oder einer sich während der Bestrahlung bildenden Oberfläche des Objekts im Bereich der Zielfläche angepaßt ist.

Im Rahmen der Erläuterung der bislang beschriebenen Aus¬ führungsbeispiele wurden ferner keine Angaben darüber gemacht, wie die Laserstrahlung der unterschiedlichen Halbleiterlasereinheiten auf der Zielfläche auftreffen soll. So sieht ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel vor, daß die Laserstrahlung unterschiedlicher Halbleiterlaser¬ einheiten zumindest teilweise auf unterschiedliche Flächenelemente der Zielfläche auftrifft, so daß jedem Flächenelement mindestens die Laserstrahlung einer Halb¬ leiterlasereinheit oder auch mehrerer Halbleiterlaser¬ einheiten zugeordnet wird.

Bei besonders komplexen Bestrahlungsaufgaben ist es zweck¬ mäßig, wenn die Laserstrahlung unterschiedlicher Halb¬ leiterlasereinheiten auf unterschiedliche Flächenelemente der Zielfläche trifft, so daß jedem Flächenelement der Zielfläche eindeutig eine Halbleiterlasereinheit zuge¬ ordnet ist, deren Laserstrahlung auf diesem Flächenelement auftrifft.

Um eine Mehrfachbestrahlung der Flächenelemente zu er¬ reichen, oder eine höhere Intensität oder andere Effekte erreichen zu können, ist bei einem weitere Ausführungs¬ beispiel vorteilhafterweise vorgesehen, daß die Laser¬ strahlung jeder Halbleiterlasereinheit zum Teil auf der Zielfläche mit der Laserstrahlung anderer Halbleiterlaser¬ einheiten überlagert ist. Eine derartige Überlagerung braucht nicht nur eine Addierung der Intensität sein. Es kann auch zusätzlich eine kohärente Überlagerung mehrerer Laserstrahlungen erfolgen.

Alternativ dazu ist es bei anderen Arten von Bestrahlungs¬ aufgaben, insbesondere selektiver Bestrahlung der Ziel¬ fläche von Vorteil, wenn die Laserstrahlung jeder Halb¬ leiterlasereinheit mit der Laserstrahlung der anderen Halbleiterlasereinheiten überlagerungsfrei jeweils ein Flächenelement der Zielfläche bestrahlt.

Besonders zweckmäßig ist es, wenn zwischen dem Ende des Lichtleitersystems und der Zielfläche eine Abbildungsoptik vorgesehen ist, daß sich dann definierte Abbildungsver¬ hältnisse zwischen der Endfläche und der Zielfläche er¬ reichen lassen.

Im einfachsten Falle ist dabei vorgesehen, daß die Ab¬ bildungsoptik die Faserendflächen im Verhältnis eins zu eins auf die Bildfläche abbildet.

Es ist genauso aber denkbar, daß die Abbildungsoptik die Faserendflächen verkleinert auf die Bildfläche abbildet, was bei Erzielung besonders hoher Intensitäten vorteilhaft ist, oder daß die Abbildungsoptik die Faserendflächen ver¬ größert auf die Bildfläche abbildet, um eine große bestrahlte Fläche, jedoch unter Einbuße von Intensität zu erhalten.

Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn eine Form der Endfläche an optische Abbildungseigenschaften der Ab¬ bildungsoptik angepaßt ist. Das heißt, daß mit der Form der Endfläche nicht nur gegebenenfalls eine Anpassung an die Form der Oberfläche des Objekts im Bereich der Ziel¬ fläche möglich ist, sondern daß mit der Form der Endfläche

eine Anpassung an optische Abbildungseigenschaften der Abbildungsoptik möglich ist, um somit beispielsweise Abbildungsfehler der Abbildungsoptik durch die Form der Endfläche zu kompensieren.

Hinsichtlich der Halbleiterlasereinheiten wurden bislang keine weiteren und näheren Angaben gemacht. Im einfachsten Fall ist dabei vorgesehen, daß jede Halbleiterlasereinheit einen einzigen laseraktiven Diodenstreifen umfaßt.

Es ist aber auch denkbar, daß jede Halbleiterlasereinheit mehrere laseraktive Diodenstreifen umfaßt.

Um eine möglichst hohe Leistung zu erhalte, ist vorteil¬ hafterweise vorgesehen, daß jede Halbleiterlasereinheit einen Laseroszillator und einen Laserverstärker umfaßt.

Vorzugsweise ist, um möglichst definierte Eigenschaften der Laserstrahlung zu erhalten, vorgesehen, daß jede Halb¬ leiterlasereinheit in einem stabilisierten Modenbetrieb arbeitet.

Insbesondere ist es zweckmäßig, wenn jede Halbleiterlaser¬ einheit im transversalen Grundmode arbeitet.

Darüber hinaus ist es auch vorteilhaft, wenn jede Halb¬ leiterlasereinheit im longitudinalen Einmodenbetrieb arbeitet.

Hinsichtlich der Fasern, aus welchen das Faserbündel gebildet ist, wurden bislang keine weiteren Angaben gemacht. So sieht ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel vor, daß die Fasern Monomodefasern sind.

Insbesondere im Fall von Monomodefasern ist vorgesehen, daß die Einkopplung der Laserstrahlung in jede Monomoαe- faser beugungsbegrenzt erfolgt.

Im Zusammenhang mit der Erläuterung der bislang be¬ schriebenen Ausführungsbeispiele wurde nicht mehr darauf eingegangen, für welche Wellenlängenbereiche die Halb¬ leiterlasereinheiten ausgelegt sind. So sieht das ein¬ fachste Ausführungsbeispiel vor, daß alle Halbleiterlaser¬ einheiten für denselben Wellenlängenbereich ausgelegt sind.

Es ist aber auch denkbar, daß unterschiedliche Halbleiter¬ lasereinheiten für unterschiedliche Wellenlängenbereiche ausgelegt sind.

Besonders zweckmäßig ist es dabei, wenn die Halbleiter¬ lasereinheiten eine Gruppe von Halbleiterlasereinheiten mit gleicher Wellenlänge umfassen.

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

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

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

Hinsichtlich der Kopplungselemente für die Ankopplung der Faser an die Halbleiterlasereinheit wurden bislang keine weiteren Angaben gemacht. So sieht ein besonders vorteil¬ haftes Ausführungsbeispiel vor, daß als Kopplungselement für die Ankopplung der Faser an die Halbleiterlasereinheit ein vom Substrat der Halbleiterlasereinheit getragenes Abbildungselement vorgesehen ist.

Zweckmäßigerweise ist das Gitter ein Reflexionsgitter.

Alternativ dazu ist es denkbar, das Abbildungselement als holographisch-optisches Element auszubilden.

Eine weitere Alternative sieht vor, daß das Abbildungs¬ element ein in das Substrat eingeformter Spiegel ist.

Vorzugsweise ist der Spiegel so ausgebildet, daß er die Laserstrahlung auf die Faser fokussiert.

Eine weitere Alternative sieht vor, daß das Abbildungs¬ element eine in das Substrat integrierte Linse ist. Diese Linse kann zweckmäßigerweise als Indexlinse ausgebildet sein.

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

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

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

Dadurch ist vorteilhafterweise erreichbar, daß bei Ver¬ wendung einer Abbildungsoptik die Enden der Detektorfasern auf die Zielfläche abgebildet sind.

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

Vorzugsweise ist dieser Detektor als Matrixdetektor aus¬ gebildet und den einzelnen Matrixpunkten des Matrix¬ detektors sind vorzugsweise die Detektorfasern so zuge¬ ordnet, daß mit deren Faserendflächen eine unmittelbare Abbildung der Zielfläche auf den Matrixdetektor möglich ist.

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

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

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Gegen¬ stand der nachfolgenden Beschreibung sowie der zeichne¬ rischen Darstellung einiger Ausführungsbeispiele.

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Halbleitersystems;

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Draufsicht auf eine Endfläche des Lichtleitersystems bei einer Variante;

Fig. 3 eine schematische Draufsicht ähnlich Fig. 2 bei einer zweiten Variante;

Fig. 4 eine schematische Draufsicht auf eine Ziel¬ fläche;

Fig. 5 eine schematische Darstellung einzelner

Komponenten einer erfindungsgemäßen Steuerung;

Fig. 6 eine schematische Darstellung unterschiedlicher Intensitätsverteilungen innerhalb der Ziel¬ fläche;

Fig. 7 eine schematische Darstellung unterschiedlicher Intensitätsverteilungen in der Zielfläche;

Fig. 8 eine schematische Darstellung einer Anpassung der Faserendfläche an eine Abbildungsoptik;

Fig. 9 eine schematische Darstellung einer Halbleiter¬ lasereinheit und der Ankopplung der Laser¬ strahlung an eine Faser bei einer ersten Variante;

Fig. 10 eine schematische Darstellung der Verhältnisse in Fig. 9 bei einer zweiten Variante;

Fig. 11 eine schematische Darstellung einer Halbleiter¬ lasereinheit und der Einkopplung der Laser¬ strahlung in eine Faser bei einer dritten Variante;

Fig. 12 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels mit unterschiedlichen Gruppen von Halbleiterlasereinheiten;

Fig. 13 eine Draufsicht auf eine Faserendfläche bei einer ersten Variante des zweiten Ausführungs¬ beispiels;

Fig. 14 eine Draufsicht auf eine Zielfläche bei der ersten Variante;

Fig. 15 eine Draufsicht auf die Zielfläche bei einer zweiten Variante;

Fig. 16 eine schematische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Halbleiterlasersystems und

Fig. 17 eine Draufsicht auf die Faserendfläche bei dem dritten Ausführungsbeispiel.

Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen leistungs¬ gesteuerten fraktalen Lasersystems, dargestellt in Fig. 1, umfaßt ein Strahlungserzeugersystem 10, an welches sich ein Lichtleitersystem 12 anschließt, aus welchem eine Gesamtlaserstrahlung 14 austritt, die ihrerseits auf eine Zielfläche 16 eines mit der Gesamtlaserstrahlung 14 zu bestrahlenden Objekts 19 auftrifft. Die Zielfläche ist dabei als diejenige Fläche definiert, welche bei Laser¬ tätigkeit aller Halbleiterlasereinheiten ausgeleuchtet ist.

Das Strahlungserzeugersystem 10 umfaßt dabei eine Vielzahl von Halblasereinheiten 18-^ bis 18 _N , von denen jede Laser¬ strahlung erzeugt, welche jeweils in eine lichtleitende Faser 20-, - 20 _N eingekoppelt wird. Die lichtleitenden Fasern 20-, bis 20 _N sind dann zu einem Faserbündel 22 zusammengefaßt, welches vom Lichtleitersystem 12 umfaßt ist. Das Faserbündel 22 bildet an einem Ende 24, wie in Fig. 1 und 2 dargestellt, eine Endfläche 26, in welcher alle Faserendflächen 28 der das Faserbündel 22 bildenden Fasern 20-^ bis 20 _N liegen.

Vorzugsweise sind in der Endfläche 26 die Faserendflächen 28 so angeordnet, daß sie einen Abstand A voneinander auf¬ weisen, wobei dieser Abstand A je nach entsprechender Aus- führungsform variiert (Fig. 2).

Der Abstand A kann aber auch, wie beispielsweise in Fig. 3 bei einer Variante dargestellt, gegen Null gehen, so daß die Faserendflächen 28 einander berühren.

Zu jeder Halbleiterlasereinheit 18-^ bis 18 _N gehört somit eine Faserendfläche 28-^ bis 28 _N und aus jeder dieser Faserendflächen 28-^ bis 28 _N tritt nunmehr im wesentlichen die von der jeweiligen Halbleiterlasereinheit 18-, bis 18 _N erzeugte Laserstrahlung aus und summiert sich mit den Laserstrahlungen der übrigen Halbleiterlasereinheiten 18-^ bis 18 _N zu der Gesamtlaserstrahlung 14.

Die auf die Zielfläche 16 auftreffende Gesamtlaser¬ strahlung 14 stellt somit ebenfalls ein Bündel der einzelnen Laserstrahlungen der einzelnen Halbleiter¬ lasereinheiten 18, bis 18 _N dar, wobei, wie in Fig. 4 dargestellt, im Fall einer eins zu eins Abbildung der Endfläche 26 (Fig. 3) auf die Zielfläche 16 von der aus jeder Faserendfläche 28-^ bis 28 _N austretenden Laser¬ strahlung jeweils ein Flächenelement 30-, bis 30 _N der Ziel¬ fläche 16 angestrahlt wird, und wobei sich in diesem Fall die Flächenelemente 30, bis 30 _N nicht überlappen. Die Zielfläche ist dabei diejenige Fläche, in welcher alle Flächenelemente 30-^ _{bi N} , entsprechend allen Faserend¬ flächen 30-, k _{is N} , liegen.

Das heißt, daß somit indirekt zu jedem der Flächenelemente 30-, bis 30 _N innerhalb der Zielfläche 16 eine der Halb¬ leiterlasereinheiten 18-, bis 18 _N zugeordnet ist.

Erfindungsgemäß ist die Laserleistung in jedem der einzelnen Flächenelemente 30, bis 30 _N definiert vorgebbar. Hierzu ist, wie in Fig. 1 dargestellt, das Strahlungs¬ erzeugersystem mit einer Steuerung 32 versehen, über welche jede einzelne der Halbleiterlasereinheiten 18, bis 18 _N hinsichtlich ihrer Leistung definiert ansteuerbar ist.

Die Steuerung 32 weist hierzu eine Vielzahl von Ausgängen 34, bis 34 _N auf, von denen jeweils Steuerleitungen 36, bis 36 _N zu der jeweiligen Halbleiterlasereinheiten 20-^ bis 20 _N führen.

Wie in Fig. 5 dargestellt umfaßt die Steuerung hierzu eine zentrale Rechnereinheit 38 mit einem Speicher 40, in welchem die für jede Halbleiterlasereinheit vorgesehene Laserleistung abspeicherbar ist, und ein von der Rechner¬ einheit 38 angesteuertes Leistungsteil 34, welches die 34^ bis 34 _N Ausgänge für die Halbleiterlasereinheiten 18-^ bis 18 _N aufweist und jede Halbleiterlasereinheit 18 mit einem Strom versorgt, welcher der für diese Halbleiterlaser¬ einheit 18- bis 18 _N vorgegebenen Leistung entspricht.

Da jeder Halbleiterlasereinheit 18-^ bis 18 _N eine einzige der Faserendfläche 28-^ bis 28 _N in der Endfläche 26 ein¬ deutig zugeordnet ist, ist zwangsläufig auch jedem der Flächenelemente 30-^ bis 30 _N der Zielfläche 16 eine der Halbleiterlasereinheiten 18-^ bis 18 _N eindeutig zugeordnet, so daß durch Steuerung der Halbleiterlasereinheit 18, bis 18 _N die Intensität im jeweiligen Flächenelement 30-^ bis 30 _N steuerbar ist.

Mit der Steuerung ist es somit möglich, innerhalb der Zielfläche 16 die Leistung in jedem einzelnen der Fläcnen- elemente 30, bis 30 _N definiert festzulegen und damit innerhalb der Zielfläche 16 unterschiedliche Intensitäts¬ profile zu realisieren, wie in Fig. 6A bis D dargestellt.

Beispielsweise wird, wie in Fig. 6A dargestellt, innerhalb der Zielfläche 16 lediglich ein eine äußere Quadratform aufweisender Flächenbereich 42 angestrahlt, das heißt, alle innerhalb diesem liegende Flächenelemente 30 sind durch Ansteuerung der entsprechenden Halbleiterlaser¬ einheiten 18 angestrahlt, während die außerhalb des Flächenbereichs 42 liegenden Flächenelemente 30 durch Abschalten der entsprechenden Halbleiterlasereinheiten 18 nicht angestrahlt sind. Ferner sind innerhalb des Flächen¬ bereichs 42 die Flächenelemente 30 nicht mit der gleichen Intensität angestrahlt, sondern es liegt zwischen diesem noch ein Intensitätsgradient vor, wie er schematisch zusätzlich in Fig. 6A vermerkt ist. Ein derartiger be¬ strahlter Flächenbereich 42 kommt vorzugsweise bei der Materialbearbeitung, insbesondere beim Härten zum Einsatz, wobei nicht nur die Form des Flächenbereichs 42, sondern auch noch der innerhalb desselben auftretende Leistungs¬ gradient von Bedeutung ist.

Ein derartiges, optimal an die jeweilige Materialbearbei¬ tung angepaßtes lokales Leistungsprofil läßt sich somit mit beliebig einfachen Mitteln über die Steuerung 32 generieren, wobei die dabei betriebenen Halbleiterlaser¬ einheiten 18 jeweils optimal arbeiten und keine unnötigen Leistungsverluste zur Erzeugung dieses Profils entstehen.

Bei einer zweiten Variante, dargestellt in Fig. 6B wird eine besondere Form zweier bestrahlter Flächenbereiche 44 und 46 dargestellt, wobei der Flächenbereich 44 einen größeren Kreis als der Bereich 46 darstellt und jeweils innerhalb derselben alle Flächenelemente 30 mit gleicher Intensität angestrahlt sind. Ein derartiges Profil dient beispielsweise zum Vor- oder Nachwärmen beim Legieren, wobei beispielsweise mit dem Flächenbereich 44 vorgewärmt wird und mit dem Flächenbereich 46 die eigentliche Legierungsarbeit stattfindet. Dabei ist es beispielsweise auch möglich, innerhalb des Flächenbereichs 46 die Flächenelemente 30 mit höherer Leistung anzustrahlen als die Flächenelemente 30 innerhalb des Flächenbereichs 42. Alle Flächenelemente 30 außerhalb der Flächenbereiche 44 und 46 werden nicht angestrahlt.

Ein drittes Ausführungsbeispiel ist in Fig. 6C darge¬ stellt. Hierbei kommt ein ovaler Flächenbereich 48 inner¬ halb der Zielfläche 16 zur Ausleuchtung, wobei dieser ovale Flächenbereich 48 mit seiner langen Achse 49 parallel zu einer Bewegungsrichtung verläuft. Ein der¬ artiger ovaler Flächenbereich findet vorzugsweise beim Schweißen Anwendung, wobei die Längsrichtung der Schwei߬ naht ungefähr parallel zur langen Achse 49 des ovalen Flächenbereichs 48 verläuft.

Vorzugsweise sind dabei alle Flächenelemente 30 innerhalb des Flächenbereichs 48 mit gleicher Intensität bestrahlt. Es besteht aber auch die Möglichkeit, innerhalb des ovalen Flächenbereichs noch einen Intensitätsgradient vorzusehen.

Ein dritte Variante, dargestellt in Fig. 6D, zeigt die Bestrahlung zweier längsovaler nebeneinander liegender Flächenbereiche 50 und 52, wobei innerhalb der Flächen¬ bereiche 50 und 52 alle Flächenelemente 30 mit der gleichen Intensität angestrahlt sind.

Eine derartige Ausleuchtung von zwei nebeneinander liegen¬ den längsovalen Flächenbereichen kommt vorzugsweise bei der Bearbeitung spezieller geometrischer Strukturen zum Einsatz.

Neben lediglich lokaler Variation der Leistung innerhalb der Zielfläche 16 besteht außerdem die Möglichkeit, wie in Fig. 7 dargestellt, innerhalb der Zielfläche 16 einen Flächenbereich 54 vorzusehen, in welchem die auftreffende Intensität in allen Flächenelementen 30 zeitlich oszil¬ liert, während in einem außerhalb des Flächenbereichs 54 liegenden Randbereich 56 die Intensität in den einzelnen Flächenelementen 30 nicht oszilliert. Zur Verdeutlichung sind die beiden Bereiche 54, 56 durch eine gestrichelte Linie getrennt.

Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen, bei welchen die Faserendflächen 28 eins zu eins auf die Flächenelemente 30 der Zielfläche 16 abgebildet werden, ist zwischen der Endfläche 26 und der Zielfläche 16, wie in Fig. 1 dargestellt, eine Abbildungsoptik 60 vorgesehen, welche im einfachsten Fall eine Linse darstellt.

In diesem Fall wird die Gesamtlaserstrahlung 14 gebildet, durch die Summe aller von allen Faserendflächen 28 aus¬ gehenden Kugelwellen, die zusammen ein Strahlenbündel

ergeben, welches von der Abbildungsoptik wiederum auf die Zielfläche 16 abgebildet wird, so daß im einfachsten Fall eine eins zu eins Abbildung der Faserendflächen 28 auf die Flächenelemente 30 erfolgt.

Haben die Faserendflächen jedoch einen Abstand A, bei¬ spielsweise im Bereich der Dicke einer der Fasern und somit eines Durchmessers einer Faserendfläche 28, so können auf der Zielfläche 16 dadurch aneinander an¬ grenzende Flächenelemente 30 erreicht werden, daß die Abbildung nicht den Vorschriften einer exakten geo¬ metrischen Abbildung entspricht, sondern die Zielfläche außerhalb einer bei einer geometrischen Abbildung ent¬ stehenden Bildfläche, beispielsweise zwischen einer Brenn¬ ebene und der Bildfläche, liegt. Dadurch wird allerdings die Flächendichte der auftreffenden Leistung reduziert.

Ist die Abbildungsoptik 60 mit Abbildungsfehlern behaftet, so daß sie keine ebene Endfläche 26 in eine ebene Ziel¬ fläche 16 abbildet, so ist bei einer weiteren vorteil¬ haften Variante, dargestellt in Fig. 8, vorgesehen, daß die Endfläche 26' nicht als ebene Fläche sondern als entsprechend den Abbildungsfehlern der Abbildungsoptik 60 gekrümmte Endfläche 26' ausgeführt ist, so daß mit dieser Endfläche 26' eine Kompensation der Abbildungsfehler der Abbildungsoptik 60 möglich ist und somit eine Abbildung aller Faserendflächen 28 auf eine Ebene als Zielfläche 16 erfolgt oder eine andere gewünschte Flächenform der Ziel- flache 16.

Jede der Halbleiterlasereinheiten 18 umfaßt im einfachsten Fall, wie in Fig. 9 dargestellt, eine Laserdiode 70 mit einer entsprechend dotierten laseraktiven Schicht 72,

welche einen Laseroszillator 71, begrenzt durch Phasen¬ gitter 81 und 82, und einen sich unmittelbar daran an¬ schließenden Laserverstärker 73 umfaßt und sich in einer Längsrichtung 74 erstreckt, und in welcher sich in der Längsrichtung 74 ausbreitend eine Laserstrahlung 76 auf¬ baut, die aus einem Ende 78 der laseraktiven Schicht 72 austritt, während sie in einen gegenüberliegenden End¬ bereich 80 der laseraktiven Schicht beispielsweise durch das Phasengitter 82 reflektiert wird.

Die aus dem Ende 78 austretende Laserstrahlung 76 wird von einem Spiegel 83 reflektiert und in ein dem Spiegel 83 zugewandtes Ende 84 der der Halbleiterlasereinheit 18 zugeordneten Faser 20 eingekoppelt. Der Spiegel 83 ist dabei vorzugsweise als quer zur Längsrichtung 74 fokus- sierender Spiegel 83 ausgebildet, da die Laserstrahlung 76 quer zur Längsrichtung zum Ende 78 hin divergiert und auch in dieser Form aus dem Ende 78 auftritt.

Im einfachsten Fall ist, wie in Fig. 9 dargestellt, der Spiegel 83 integrales Element eines Substrats 88, welches die Laserdiode 70 trägt und in welches der Spiegel 83 mit der gewünschten Neigung gegenüber dem Ende 78 eingeformt ist.

Die Stromversorgung der Laserdiode 70 erfolgt dabei über zwei Zuleitungen 90 und 92, wobei die Zuleitung 92 mit dem Substrat 88 und die Zuleitung 90 mit einer auf der Laser¬ diode 70 aufgebrachten Kontaktierung verbunden ist.

Über eine durch die Steuerung 32 vorgebbare Spannungs- und Stromcharakteristik an den Anschlüssen 90 und 92 ist die Leistung der Halbleiterdiode 70 steuerbar.

Bei einer weiteren, in Fig. 10 dargestellten Variante einer erfindungsgemäßen Halbleiterlasereinheit 18 ist die Laserdiode 70 gleich aufgebaut wie bei der in Fig. 9 dar¬ gestellten Variante.

Sämtliche Elemente sind daher mit denselben Bezugszeichen versehen, sodaß auch hinsichtlich der Beschreibung der¬ selben auf die Ausführungen zur vorherstehenden Variante verwiesen werden kann.

Lediglich der Spiegel 83 ist als ebener Spiegel ausge¬ bildet und zur Kompensation der Divergenz der Laser¬ strahlung 76 ist eine Linse 94 vorgesehen, welche die Laserstrahlung 76 in das Ende 84 im wesentlichen verlust¬ frei einkoppelt. Vorzugsweise ist dabei die Linse 94 eben¬ falls an dem Substrat 88, das auch den Spiegel 83 trägt, gehalten.

Bei einer weiteren Variante einer erfindungsgemäßen Halb¬ leiterlasereinheit, dargestellt in Fig. 11, ist die Laser¬ diode 70 gleich ausgebildet, wie bei den beiden voran¬ stehend beschriebenen Varianten und es sind ebenfalls die gleichen Bezugszeichen verwendet. Hinsichtlich der Beschreibung der einzelnen Elemente wird daher vollinhalt¬ lich auf die vorstehenden Varianten Bezug genommen.

Im Gegensatz zu den voranstehenden Varianten schließt sich an das Ende 78 unmittelbar, und zwar in Längsrichtung 74, eine Indexlinse 100 an, welche die Divergenz der Laser¬ strahlung 76 kompensiert und an ein in der Längsrichtung 74 auf die Indexlinse 100 folgendes Ende 102 der dieser Halbleiterlasereinheit 18 zugeordneten Faser 20 einkoppelt.

Erfindungsgemäß sind beim ersten Ausführungsbeispiel, dar¬ gestellt in Fig. 1 sämtliche Halbleiterlasereinheiten 18 so aufgebaut, daß sie Laserstrahlung mit im wesentlichen derselben Wellenlänge liefern, die zur Gesamtlaser¬ strahlung 14 vereinigt wird.

Im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel ist bei einem zweiten Ausführungsbeispiel, dargestellt in Fig. 12 vor¬ gesehen, daß zwei Gruppen von Halbleiterlasereinheiten 18A- _j ^ _{i N} und lβB-^ - _{i N} vorgesehen sind, wobei die Halb¬ leiterlasereinheiten lδA.^ _{lDis N} auf einer Wellenlänge arbeiten und die Halbleiterlasereinheiten lδB-^ _{lDi N} auf einer zweiten, von der ersten verschiedenen Wellenlänge.

Von diesen Halbleiterlasereinheiten 18A führen dann Fasern 20A und von den Halbleiterlasern 18B Fasern 20B, die alle zum Faserbündel 22 vereinigt werden. In dem Faserbündel 22 sind die Fasern 20A und 20B so geführt, daß in der End¬ fläche 26, wie in Fig. 13 dargestellt, neben einer Faser¬ endfläche 28A, zugeordnet einem der Halbleiterlaser¬ einheiten mit der ersten Wellenlänge, eine Faserendfläche 28B, zugeordnet einer der Halbleiterlasereinheiten mit der zweiten Wellenlänge, liegt usw., daß heißt, daß sich die Faserendflächen 28A und 28B für Laserstrahlung unter¬ schiedlicher Wellenlänge miteinander abwechseln.

Je nach Wahl der Abbildung besteht nunmehr die Möglich¬ keit, die Faserendflächen 28A und 28B so auf die Ziel¬ fläche 16 abzubilden, daß in der Zielfläche ein Flächen¬ element 30A neben einem Flächenelement 30B liegt, wie in Fig. 14 dargestellt, oder es besteht die Möglichkeit, die Abbildung so zu wählen, daß sich die Flächenelemente 30A'

und 30B' miteinander überlappen und, wie in Fig. 15 dar¬ gestellt, einen gemeinsamen Flächenbereich auf der Ziei- fläche 16 bilden, so daß in diesem, aus der Überlappung beider Flächenelemente 30A' und 30B' resultierend, ent¬ weder eine Bestrahlung mit der einen oder der anderen oder der Mischung beider Wellenlängen möglich ist.

Ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Halbleiterlasersystems, dargestellt in Fig. 16 ist im Prinzip gleich aufgebaut, wie die beiden voranstehenden Ausführungsbeispiele, so daß für dieselben Teile dieselben Bezugszeichen Verwendung finden.

Im Gegensatz zu den vorstehend beschriebenen Ausführungs¬ beispielen sind jedoch in dem Faserbündel 22 noch zusätz¬ lich Detektorfasern 110^ y.±s _M vorgesehen, welche, wie in Fig. 16 und 17 dargestellt, in der Endfläche 26 mit Ihren Faserendflächen 112-^ _{JDis M} in regelmäßiger Art und Weise zwischen den Faserendflächen 28 liegen, so daß eine Ab¬ bildung der Faserendflächen 112 auf die Zielfläche in gleicher Weise wie die Abbildung der Faserendflächen 28 erfolgt.

Den Faserendflächen 112-^ _{bis M} gegenüberliegende Enden 114 1 bis M ^c * ^ler Ds^ektorfasern HO enden auf einer Detektor¬ matrix 116, welche für jede einzelne Detektorfaser HO _j bis M ^< * ^{iie em} P ^ran 9 ^ene und zwar die durch die Faserend¬ fläche 112 empfangene, Strahlung einzeln detektiert.

Mit dieser Detektormatrix 116 ist somit ein Bild der Ziel¬ fläche 16 erfaßbar, wobei durch ein entsprechendes Bild¬ verarbeitungsgerät 118 ein Bild der Zielfläche auf einem Bildschirm 120 darstellbar ist.

Vorzugsweise ist eine derartige Zahl von Detektorfasern 110 ₁ _ _M in das Faserbündel 22 eingearbeitet, daß eine aus¬ reichend genaue Darstellung eines Bildes der bestrahlten Zielfläche auf dem Bildschirm 120 möglich ist und somit eine genaue Beobachtung der bestrahlten Flächenbereiche 42 der Zielfläche 16.

Darüber hinaus liefert der Bildschirm die Möglichkeit, nicht nur die Lage der bestrahlten Flächenbereiche 42 zu erfassen, sondern deren relative Lage bezüglich der Oberfläche des Werkstücks, das heißt bezüglich einer durchzuführenden Schweißnaht, so daß damit die Möglichkeit besteht, wiederum der Steuerung 32 definiert die lokale Intensitätsverteilung innerhalb der Zielfläche noch genauer vorzugeben.

Beispielsweise besteht die Möglichkeit, durch Verschieben des bestrahlten Flächenbereichs 42 innerhalb der Ziel- flache 16 noch eine genaue Ausrichtung des Flächenbereichs 42 relativ zur Oberfläche des Werkstücks oder Objekts 19 beispielsweise zu einer Schweißnaht auf demselben vorzu¬ nehmen.