DE10052899A1 - Stromversorgungseinheit für einen Festkörper-Laser, Festkörperlaser und Laserstrahlgenerator - Google Patents

Stromversorgungseinheit für einen Festkörper-Laser, Festkörperlaser und Laserstrahlgenerator

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Abstract

Ein Festkörperlaser (10) umfaßt eine Anregungslichtquelle mit einem Halbleiterlaser-Array (14), eine Mehrzahl von Zerkackerschaltungen, die zwischen einer Gleichstromversorgung (21) und einem Ausgangsanschluß des Halbleiterlaser-Arrays (14) angeordnet und parallel zueinander geschaltet sind, um eine resultierende Leistung der Zerhackerschaltungen an das Halbleiterlaser-Array (14) anzulegen, eine Stromsteuerung (30) zum Steuern der Mehrzahl von Zerhackerschaltungen, um die resultierende Leistung mit einer von 1 mus bis 100 mus reichenden Zeitauflösung zu modulieren, ein Festkörperlasermedium (11), das durch ein von dem Halbleiterlaser-Array (14) emittierten Laserstrahl angeregt wird, und ein Paar von Spiegeln (12, 13), um ein durch Anregen des Festkörpermediums (11) erzeugten Laserstrahl in Resonanz zu bringen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Stromversorgungseinheit für einen Festkörperlaser, einen Festkörperlaser und einen Laserstrahlgenerator entsprechend den Oberbegriffen der Ansprüche 1, 5 bzw. 9.
Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf eine Ausgangssteuertechnik zum Steuern eines Laserimpulses eines Festkörperlasers, der durch ein Halbleiterlaser-Array in einem Zeitfunktions-Signalverlauf angeregt wird.
Neuerdings haben sich die Anzahl von Fällen, bei denen ein sehr dünnes Material unter Verwendung eines Festkörperlasers verarbeitet wird (z. B. Schweißen einer Aluminiumplatte mit einer Dicke von 0,1 mm oder weniger und Beschichtung von Kunststoffkomponenten), erhöht, da elektronische Komponenten miniaturisiert wurden. Daher müssen, wie in Fig. 5A gezeigt ist, die Impulsbreitenbereiche von 100 Mikrosekunden (µs) bis 500 µs und der Impulssignalverlauf (pulse waveform) des Festkörperlasers durch Einstellen des Stroms eines einzelnen Impulses als eine Zeitfunktion gesteuert werden.
Als ein Verfahren zum Steuern des Impulsausgangs eines Festkörperlasers in einem beliebigen Signalverlauf kann daran gedacht werden, einen Impuls optisch durch einen Gütemodulations-Vorgang oder unter der Steuerung einer Stromversorgung zu bilden.
Bei dem Gütemodulations-Vorgang wird ein Impuls durch den Betrieb einer Hochgeschwindigkeitsblende optisch gebildet, der in einem optischen Resonator eingestellt ist. Mit anderen Worten verbraucht, wenn die Hochgeschwindigkeitsblende geöffnet wird, ein Laseroszillator in einem Anregungsmedium akkumulierte Energie, und beginnt zu schwingen bzw. zu oszillieren. Der Laseroszillator hält die Schwingung an, wenn er die Energie vollständig verbraucht hat. Die Zeitspanne, während derer der Laseroszillator schwingt, entspricht der Impulsbreite. Üblicherweise ist die Impulsbreite von der Größenordnung von Nanosekunden, und der Impuls weist eine Einspitzenform (single-peak) auf. Da der Gütemodulations- Vorgang eine selbstangeregte Schwingung ist, ist es schwierig, einen Impuls in beliebiger Form zu steuern.
Bei der selbstangeregten Schwingung wird eine invertierte Besetzung mit sehr hoher Dichte erreicht, wenn der Verlust des optischen Resonators erhöht wird, um den Laseroszillator am Schwingen zu hindern, während der Laseroszillator Lasermaterialien pumpt, und wenn der Verlust plötzlich verringert wird, um einen für eine Schwingung vorteilhaften großen Gütewert zu erhalten, wird die akkumulierte Energie explosionsartig in einigen Nanosekunden bis mehreren 10 Nanosekunden freigegeben. Der Gütemodulations-Vorgang wird basierend auf dem obigen Prinzip durchgeführt. Es ist daher schwierig, einen Impuls eines Laserstrahls in beliebiger Form mit einer Zeitauflösung von 10 µs bis 500 µs zu steuern.
Gemäß der Stromversorgungssteuerung wird ein Impuls durch Steuern von elektrischer Energie angeregt, die an eine Blitzlichtlampe angelegt wird, die als eine Anregungsquelle dient. Da in diesem Fall die Stromversorgungssteuerung eine elektrische Steuerung ist, kann die Impulsbreite und die Impulsform relativ einfach gesteuert werden, wenn die Impulsbreite größer als ein bestimmter Wert ist. Beispielsweise offenbart die japanische Patentanmeldung KOKAI, Veröffentlichungs-Nr. 4-42979 eine Technik zum Steuern einer Wärmezufuhr zu einem Arbeitspunkt durch Steuern eines Impulses mit beliebigem Signalverlauf, wenn die Impulsbreite von 1 ms bis 20 ms reicht.
Da jedoch die Einschaltempfindlichkeit der Blitzlichtlampe innerhalb eines Bereichs von 100 µs bis 500 µs fällt, ist es extrem schwierig, einen Impuls in beliebiger Form zu steuern, wenn die Impulsbreite von 10 µs bis 500 µs reicht.
Die Fig. 5A bis 5C sind graphische Darstellungen von Impulssignalverläufen, die durch die Anregung einer Blitzlichtlampe gesteuert werden. Fig. 5A zeigt einen voreingestellten Signalverlauf, bei dem die Impulsbreite auf fünf Schritte gesetzt ist, die sich voneinander um 20 µs innerhalb, von 100 µs unterscheiden. Fig. 5B zeigt einen Stromverlauf. Wenn die Impulsbreite 100 µs beträgt, entspricht dieser jedoch überhaupt nicht dem voreingestellten Signalverlauf, sondern stellt nur eine einzige Kurve dar. Fig. 5C zeigt einen Lasersignalverlauf. Ähnlich dem Stromsignalverlauf entspricht der Lasersignalverlauf überhaupt nicht dem voreingestellten Signalverlauf, wenn die Impulsbreite 100 µs ist. Es gibt keine Korrelation zwischen dem Lasersignalverlauf und dem voreingestellten Signalverlauf, wenn die Impulsbreite 100 µs beträgt. Der Lasersignalverlauf stellt ebenfalls eine einzige Kurve dar.
Mit anderen Worten erfordert die Blitzlichtlampeneinrichtung eine Antwortzeit von mindestens 100 µs, so daß die Strom- und Lasersignalverläufe nicht dem voreingestellten Signalverlauf folgen, der in 20 µs-Schritten variiert, und der sich in der Form von dem voreingestellten Signalverlauf stark unterscheidet.
Hinsichtlich des Anstiegsverhaltens von Impulsen der Blitzlichtlampe weist die Blitzlichtlampe große individuelle Unterschiede auf und kann ohne weiteres mit der Zeit variiert werden. Wenn beispielsweise eine scharfe Spitze am Anfang eines Impulssignalverlaufs eingestellt ist, die der Impulsbreite von 100 µs entspricht, ist die Spitze immer empfänglich für individuelle Unterschiede der Blitzlichtlampe und deren zeitliche Änderungen, die einen Prozeß mit der Blitzlichtlampe stark beeinflussen.
Aufgrund der oben beschriebenen Eigenschaften der Blitzlichtlampe ist es sehr schwierig, einen Impuls in einem Zeitfunktions-Signalverlauf (time-function waveform) zu steuern, wenn die Impulsbreite 500 µs oder weniger ist.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht in der Bereitstellung einer verbesserten Stromversorgungseinheit für einen Festkörperlaser, eines verbesserten Festkörperlasers bzw. eines verbesserten Laserstrahlgenerators.
Die Aufgabe wird durch die Mittel der Ansprüche 1, 5 bzw. 9 gelöst. Die abhängigen Ansprüche betreffen weitere vorteilhafte Aspekte der Erfindung.
Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, einen Hochgenauigkeitslaserprozeß durch Steuern eines Impulses in Zeitfunktions-Signalverlauf sogar dann zu erreichen, wenn die Impulsbreite 500 µs oder weniger ist.
Gemäß der Erfindung wird eine Stromversorgungseinheit für einen Festkörperlaser mit einem Halbleiterlaser-Array als Anregungslichtquelle vorgesehen, mit einer Mehrzahl von Zerhackerschaltungen, die zwischen einer Gleichstromversorgung und einem Ausgangsanschluß des Halbleiterlaser-Arrays angeordnet und zueinander parallel geschaltet sind, um eine resultierenden Leistung der Zerhackerschaltungen an das Halbleiterlaser-Array anzulegen, und einer Stromsteuerung zum Steuern der Mehrzahl von Zerhackerschaltungen, um die resultierende Leistung mit einer von 1 µs bis 100 µs reichenden Zeitauflösung zu modulieren.
Die Erfindung macht es möglich, daß ein Impuls sogar dann mit einem Zeitfunktions-Signalverlauf mit einer von 1 µs bis 100 µs reichenden Zeitauflösung moduliert und gesteuert werden kann, wenn die Impulsbreite 500 µs oder weniger ist, mit dem Ergebnis, daß ein Hochgenauigkeitslaserprozeß ausgeführt werden kann.
Weitere Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden in der folgenden Beschreibung dargestellt und werden teilweise aus der Beschreibung offensichtlich oder können durch Praktizieren der Erfindung gelernt werden. Die Aufgaben und Vorteile der Erfindung können mittels der nachstehend besonders aufgezeigten Kombinationen und Vorrichtungen verwirklicht und erhalten werden.
Die beigefügten Zeichnungen, die einen Teil der Beschreibung bilden und hierin aufgenommen sind, veranschaulichen die gegenwärtig bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung und dienen zusammen mit der oben gegebenen allgemeinen Beschreibung und der nachstehend gegebenen ausführlichen Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen dazu, die Prinzipien der Erfindung zu erläutern.
Fig. 1A ist ein schematisches Diagramm, das die Struktur eines Festkörperlasers gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt;
Fig. 1B ist ein schematisches Diagramm, das die Struktur eines Laserstrahlgenerators gemäß der Ausführungsform der Erfindung zeigt;
Fig. 2 ist ein Schaltbild einer Stromversorgung mit einer Signalverlaufssteuerfunktion, die in dem Festkörperlaser aufgenommen ist;
Fig. 3A ist eine graphische Darstellung, die Signalverläufe von Dither-Signalen erläutert;
Fig. 3B ist eine graphische Darstellung, die Signalverläufe von Ausgangsströmen erläutert;
Fig. 4A bis 4C sind graphische Darstellungen, die eine Signalverlaufssteuerung der Erfindung durch Anregung einer LD (Laserdiode) zeigen; und
Fig. 5A bis 5C sind graphische Darstellungen, die eine vorbekannte Signalverlaufssteuerung durch Anregung einer Lampe zeigen.
Fig. 1A ist ein schematisches Diagramm, das die Struktur eines Festkörperlasers 10 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt, und Fig. 1B ist ein schematisches Diagramm, das die Strukturen eines Laserstrahlgenerators 10A gemäß der Ausführungsform der Erfindung zeigt.
Der Festkörperlaser 10 umfaßt ein Lasermedium 11 mit einer YAG-Stange als ein Festkörpermedium und mit einem Reflektor 12 und einem Ausgangsspiegel 13, die an beiden Enden des Lasermediums 11 entlang dessen optische Achse desselben angeordnet sind, um einen optischen Resonator zu bilden. Der Laser 10 umfaßt ferner ein Halbleiterlaser-Array 14 zur Anregung und eine Wärmesenke 15 zum Kühlen. Das Halbleiterlaser-Array 14 ist parallel mit der optischen Achse des Lasermediums 11 und einstückig mit der Wärmesenke 15 als eine Komponente angeordnet. Der Ausgang des Halbleiterlaser- Arrays 14 wird durch eine Stromversorgung 20 mit einer Signalverlaufssteuerfunktion gesteuert, die eine Dither- Schaltung verwendet, wie beispielsweise in der japanischen Patentanmeldung KOKAI, Veröffentlichungs-Nr. 8-317655 offenbart ist.
Der Laserstrahlgenerator 10A konvergiert Laserstrahlen, die von dem Halbleiterlaser-Array 14 emittiert werden, auf eine Linse 16. Der konvergierte Laserstrahl wird von der Linse 16 ausgegeben.
Die Stromversorgung 20 ist so aufgebaut, wie im Schaltbild von Fig. 2 gezeigt ist. In Fig. 2 bezeichnet die Bezugsziffer 21 eine Gleichstromversorgung, 22a bis 22d geben Schaltelemente (IGBT) zur Stromsteuerung an, 23a bis 23d zeigen Drosseln zum Glätten eines Gleichstroms, 24a bis 24d sind Dioden, 25a bis 25d stellen Stromüberwacher dar, 26 gibt einen Ausgangsanschluß an, und 30 zeigt eine Steuerschaltung. Die Schaltelemente 22a bis 22d, Drosseln 23a bis 23d und Dioden 24a bis 24d bilden vier Zerhackerschaltungen vom Stromsteuertyp, die zueinander geschaltet sind.
Die Steuerschaltung 30 umfaßt einen Strombezugs- Signalgenerator 31, einen Schwingkreis 33, mit dem Schwingkreis 33 verbundene Dither-Schaltungen 35a bis 35d (die später beschrieben werden), mit dem Strombezugs- Signalgenerator 31 durch die Dither-Schaltungen 35a bis 35d verbundene Komparatoren 32a bis 32d und mit den Komparatoren 32a bis 32d verbundene Treiberschaltungen 36a bis 36d.
Bei Empfang eines Einschaltsignals gibt der Strom- Bezugssignalgenerator 31 ein Strombezugssignal S0 mit einem voreingestellten Spannungsmuster (Zeitfunktions- Signalverlauf) aus. Die Komparatoren 32a bis 32d vergleichen Dither-Überlagerungssignale Sa bis Sd (die später beschrieben werden) und Ausgangssignale S1 bis S4, die den Ausgangsströmen I1 bis I4 der Zerhackerschaltung entsprechen, die von den Stromüberwachern 25a bis 25d erfaßt werden, und gibt Ein/Aus-Signale aus. Der Schwingkreis 33 erzeugt Taktimpulse Ra bis Rd, wobei sich deren Phasen um 90° bei einer festen Frequenz voneinander unterscheiden. Die Dither- Schaltungen 35a bis 35d erzeugen Sägezahn-Dither-Signale Da bis Dd, die mit den Taktimpulsen Ra bis Rd synchronisiert sind, und die, wie in Fig. 3A gezeigt ist, allmählich abnehmen und die Dither-Signale auf dem Eingangs- Strombezugssignal S0 überlagern, wodurch Dither-überlagerte Signale Sa bis Sd ausgegeben werden. Die Treiberschaltungen 36a bis 36d schalten die Schaltelemente 22a bis 22d in Abhängigkeit von diesen Signalen von den Komparatoren 32a bis 32d ein/aus.
Nun wird die Steuerung der Schaltelemente mit Bezug auf eine Zerhackerschaltung beschrieben. Bei Empfang eines Einschaltsignals gibt der Strom-Bezugssignalgenerator 31d ein Strombezugssignal S0 mit einem Zeitfunktions-Signalverlauf aus. Der Schwingkreis 33 gibt einen Taktimpuls Ra aus, aus dem ein Dither-Signal erzeugt wird. Das Dither-Signal Da wird dem Strombezugssignal S0 überlagert, und das Dither- Überlagerungssignal Sa wird in den Komparator 32a eingegeben.
Wenn der Pegel eines Ausgangssignals S1 des Stromüberwachers 25a niedriger als derjenige des Dither-Überlagerungssignals Sa ist, gibt der Komparator 32a ein An-Signal aus, um die Schaltelemente 22a durch die Treiberschaltung 36a anzuschalten. Wenn das Schaltelement 22a anschaltet, liefert die Gleichstromversorgung 21 Strom, und der Strom I1 steigt langsam durch die Drossel 23a an.
Wenn der Anstieg des Stroms I1 den Pegel des Ausgangssignals S1 des Stromüberwachers 25a höher als denjenigen des Dither- Überlagerungssignals Sa macht, gibt der Komparator 32a ein Aus-Signal aus, um das Schaltelement 22a durch die Treiberschaltung 36a abzuschalten. Wenn das Schaltelement 22a abschaltet, kehrt die in der Drossel 23a akkumulierte Leistung durch den Ausgangsanschluß 26a und die Dioden 24a bis 24d zurück und schwächt sich allmählich ab.
Der obige Vorgang wird mit einer hohen Geschwindigkeit für jede Periode der Taktimpulse Ra durchgeführt, und der Ausgangsanschluß 26a wird mit einem Gleichstrom I1 versorgt, der fast den gleichen Signalverlauf wie derjenige des Dither- Überlagerungssignals Sa aufweist.
Ebenso wird der Ausgangsanschluß 26a mit Gleichströmen I1 bis I4 versorgt. Da die Perioden der von dem Schwingkreis 33 ausgegebenen Taktimpulse voneinander um 90° verschoben sind, weisen die Gleichströme die in Fig. 3B gezeigten Signalverläufe auf. Der Ausgangsanschluß 26a wird mit einem kombinierten Strom von I1 bis I4 versorgt und schließlich mit einem glatten Gleichstrom mit wenigen Welligkeiten versorgt.
Die Dither-Schaltungen 35a bis 35d werden aus dem folgenden Grund vorgesehen. Die Komparatoren 32a bis 32d vergleichen die Ausgangssignale der Stromüberwacher 25a bis 25d mit Bezug auf eine feste Spannung. Die Schaltelemente 22a bis 22d schalten an, wenn die Ausgangssignale niedriger als die Bezugsspannung sind, und sie schalten ein, wenn die Ausgangssignale höher als die Bezugsspannung sind. Mit anderen Worten schalten die Schaltelemente 22a bis 22d gemäß einer geringen Spannungsabweichung an/aus. Es ist daher wahrscheinlich, daß die Schaltelemente oft betrieben und demgemäß zerstört werden.
Obgleich die Dither-Signale die Schaltelemente 22a bis 22d abschalten und die Spannung von den Stromüberwachern absenken, wird die Bezugsspannung ebenfalls durch das Dither- Signal abgesenkt, und somit wird die Spannung nicht niedriger als die Bezugsspannung. Folglich kann ein Intervall zwischen dem An- und Ausschalten der Schaltelemente 22a bis 22d auf mehr als ein festes durch die Dither-Signale gegebenes Intervall eingestellt werden.
Wie oben beschrieben ist, versorgt der Ausgangsanschluß 26 das Halbleiterlaser-Array 14 mit Leistung, die den gleichen Zeitfunktions-Signalverlauf aufweist wie derjenige des Strombezugssignals S0.
Es ist daher das Merkmal der Erfindung, daß ein Impuls, der von einem durch einen Halbleiterlaser-Array mit QCW (quasi- CW)-Spezifikationen angeregter Halbleiterlaser ausgegeben wird, in einem Zeitfunktions-Signalverlauf mit einer Dither- Schaltung gesteuert werden kann.
Bei einem herkömmlichen Festkörperlaser, der durch ein Halbleiterlaser-Array mit QCW-Spezifikation angeregt wird, wurde ein Rechteckwellenvorgang empfohlen, und somit wurde die Stromversorgung zudem Halbleiterlaser-Array auf einen Rechteckwellenvorgang begrenzt, der unter Verwendung einer stabilisierten Stromversorgung durchzuführen ist. Verglichen mit dem herkömmlichen Festkörperlaser, der einen Rechteckwellenimpuls oder einen Einspitzenimpuls mit einem Güteschalter ausgibt, wird die Steuerung der Erfindung in der Genauigkeit sehr verbessert, und ein Impuls kann bei einem Zeitfunktions-Signalverlauf genauer gesteuert werden.
Bei der vorhergehenden Ausführungsform werden vier Schaltungen parallel gemäß dem Dither-Steuerverfahren angeordnet, bei dem die Dither-Schaltungen für die Stromversorgung des Halbleiterlaser-Arrays verwendet werden; folglich kann eine Antwortzeit von 10 µs bei 100 A mit einer Schaltfrequenz von 75 kHz × 4 (Schaltungen) erreicht werden.
Die Fig. 4A bis 4C sind Diagramme, die die Signalverlaufssteuerung des durch das Halbleiterlaser-Array angeregten Festkörperlasers 10 erläutern. Fig. 4A zeigt einen voreingestellten Signalverlauf, bei dem die Impulsbreite auf fünf Schritte eingestellt ist, die sich voneinander um 20 µs innerhalb 100 µs unterscheiden.
Fig. 4B zeigt einen Stromsignalverlauf, bei dem die Impulsbreite in fünf deformierten Schritten gemäß dem in Fig. 4A gezeigten Signalverlauf eingestellt ist. Ebenso zeigt Fig. 4C einen Lasersignalverlauf, bei dem die Impulsbreite in fünf deformierten Schritte gemäß dem in Fig. 4A voreingestellten Signalverlauf eingestellt ist.
Im Gegensatz zu der in den Fig. 5A bis 5C gezeigten vorbekannten Blitzlichtlampenanregung ermöglicht die Laser- Array-Anordnung eine Form, die einem zu erhaltenden voreingestellten Zeitfunktions-Signalverlauf stark entspricht, da die Antwortzeit 10 µs ist, was kürzer als 20 µs ist. Gemäß der Erfindung kann ein Impuls in einem Zeitfunktions-Signalverlauf sogar dann gesteuert werden, wenn die Impulsbreite 500 µs oder weniger ist.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt. Bei der Ausführungsform wird die an das Halbleiterlaser-Array angelegte Spannung gesteuert. Es kann jedoch der an das Halbleiterlaser-Array gelieferte Strom oder die dazu gelieferte Leistung gesteuert werden. Die Anzahl der Zerhackerschaltungen ist nicht auf vier beschränkt. Bei der Ausführungsform wird eine Stromversorgungsschaltung eines Schaltsystems mit einer Dither-Schaltung verwendet; sie kann jedoch durch ein Dropper-System ersetzt werden. Es ist offensichtlich, daß verschiedene Änderungen und Modifikationen durchgeführt werden können, ohne daß vom Schutzumfang des Gegenstands der Erfindung abgewichen wird.
Zusätzliche Vorteile und Modifikationen werden dem Fachmann ohne weiteres offensichtlich sein. Daher ist die Erfindung in ihren weiteren Aspekten nicht auf die hier gezeigten und beschriebenen spezifischen Details und repräsentativen Ausführungsformen beschränkt. Demgemäß können verschiedene Ausführungsformen durchgeführt werden, ohne vom Schutzumfang abzuweichen, wie er durch die beigefügten Ansprüche und deren Äquivalente definiert ist.

Claims (15)

1. Stromversorgungseinheit (20) für einen Festkörperlaser (10) mit einem Halbleiterlaser-Array (14) als eine Anregungslichtquelle, gekennzeichnet durch:
eine Mehrzahl von Zerhackerschaltungen, die zwischen einer Gleichstromversorgung (21) und einem Anschluß des Halbleiterlaser-Arrays (14) angeordnet und parallel zueinander geschaltet sind, um eine resultierende Leistung der Zerhackerschaltungen an das Halbleiterlaser-Array (14) anzulegen; und
eine Stromsteuerung (30) zum Steuern der Mehrzahl von Zerhackerschaltungen, um die resultierende Leistung mit einer von 1 µs bis 100 µs reichenden Zeitauflösung zu modulieren.
2. Stromversorgungseinheit (20) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromsteuerung (30) umfaßt:
Zeitfunktions-Signalverlauf-Signalerzeugungsmittel (31) zum Erzeugen eines voreingestellten Zeitfunktions- Signalverlauf-Signals;
Bezugssignalerzeugungsmittel (33) zum Erzeugen eines Bezugssignals mit einer von 1 µs bis 100 µs reichenden Zeitauflösung für jede der Zerhackerschaltungen in Abhängigkeit von dem Zeitfunktions-Signalverlauf-Signal; und
Vergleichsmittel (32a bis 32d) zum Vergleichen des Bezugssignals und eines Ausgangssignals von jeder der Zerhackerschaltungen entsprechend dem Bezugssignal, um ein Schaltsignal jeder der Zerhackerschaltungen auszugeben.
3. Stromversorgungseinheit (20) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromsteuerung umfaßt:
Zeitfunktions-Signalverlauf-Signalerzeugungsmittel (31) zum Erzeugen eines voreingestellten Zeitfunktions- Signalverlauf-Signals;
Bezugssignalerzeugungsmittel (33) zum Erzeugen eines Bezugssignals mit einer von 1 µs bis 100 µs reichenden Zeitauflösung für jede der Zerhackerschaltungen in Abhängigkeit von dem Zeitfunktions-Signalverlauf-Signal; und
Vergleichsmittel (32a bis 32d) zum Vergleichen des Bezugssignals und eines Ausgangssignals von jeder der Zerhackerschaltungen entsprechend dem Bezugssignal, um ein Schaltsignal jeder der Zerhackerschaltungen auszugeben, wobei
das Bezugssignal periodisch ist und eine Phasendifferenz entsprechend jeder der Zerhackerschaltungen aufweist, so daß eine Summe der Ausgaben der Zerhackerschaltungen geglättet ist.
4. Stromversorgungseinheit (20) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mehrzahl von Zerhackerschaltungen vier Zerhackerschaltungen aufweist, und die Stromsteuerung (30) umfaßt:
Zeitfunktions-Signalverlauf-Signalerzeugungsmittel (31) zum Erzeugen eines voreingestellten Zeitfunktions- Signalverlauf-Signals;
Bezugssignalerzeugungsmittel (33) zum Erzeugen eines Bezugssignals mit einer von 1 µs bis 100 µs reichenden Zeitauflösung für jede der Zerhackerschaltungen in Abhängigkeit von dem Zeitfunktions-Signalverlauf-Signal; und
Vergleichsmittel (32a bis 32d) zum Vergleichen des Bezugssignals und eines Ausgangssignals von jeder der Zerhackerschaltungen entsprechend dem Bezugssignal, um ein Schaltsignal jeder der Zerhackerschaltungen auszugeben, wobei
das Bezugssignal periodisch ist und eine Phasendifferenz von 90° entsprechend jeder der Zerhackerschaltungen aufweist, so daß eine Summe der Ausgaben der Zerhackerschaltungen geglättet ist.
5. Festkörperlaser (10) gekennzeichnet durch:
eine Anregungslichtquelle mit einem Halbleiterlaser- Array (14);
eine Mehrzahl von Zerhackerschaltungen, die zwischen einer Gleichstromversorgung (21) und einem Anschluß (26) des Halbleiterlaser-Arrays (14) angeordnet und parallel zueinander geschaltet sind, um eine resultierenden Leistung der Zerhackerschaltungen an das Halbleiterlaser-Array (14) anzulegen;
eine Stromsteuerung (30) zum Steuern der Mehrzahl von Zerhackerschaltungen, um die resultierende Leistung mit einer von 1 µs bis 100 µs reichenden Zeitauflösung zu modulieren;
ein Festkörperlasermedium (11), das durch ein von dem Halbleiterlaser-Array emittierten Laserstrahl angeregt wird; und
einem Paar von Spiegeln (12, 13), um ein durch Anregen des Festkörpermediums erzeugten Laserstrahl in Resonanz zu bringen.
6. Festkörperlaser (10) gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromsteuerung (30) umfaßt:
Zeitfunktions-Signalverlauf-Signalerzeugungsmittel (31) zum Erzeugen eines voreingestellten Zeitfunktions- Signalverlauf-Signals;
Bezugssignalerzeugungsmittel (33) zum Erzeugen eines Bezugssignals mit einer von 1 µs bis 100 µs reichende Zeitauflösung für jede der Zerhackerschaltungen in Abhängigkeit von dem Zeitfunktions-Signalverlauf-Signal; und
Vergleichsmittel (32a bis 32d) zum Vergleichen des Bezugssignals und eines Ausgangssignals von jeder der Zerhackerschaltungen entsprechend dem Bezugssignal, um ein Schaltsignal jeder der Zerhackerschaltungen auszugeben.
7. Festkörperlaser (10) gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromsteuerung (30) umfaßt:
Zeitfunktions-Signalverlauf-Signalerzeugungsmittel (31) zum Erzeugen eines voreingestellten Zeitfunktions- Signalverlauf-Signals;
Bezugssignalerzeugungsmittel (33) zum Erzeugen eines Bezugssignals mit einer von 1 µs bis 100 µs reichenden Zeitauflösung für jede der Zerhackerschaltungen in Abhängigkeit von dem Zeitfunktions-Signalverlauf-Signal; und
Vergleichsmittel (32a bis 32d) zum Vergleichen des Bezugssignals und eines Ausgangssignals von jeder der Zerhackerschaltungen entsprechend dem Bezugssignal, um ein Schaltsignal jeder der Zerhackerschaltungen auszugeben, wobei
das Bezugssignal periodisch ist und eine Phasendifferenz entsprechend jeder der Zerhackerschaltungen aufweist, so daß eine Summe der Ausgaben der Zerhackerschaltungen geglättet ist.
8. Festkörperlaser (10) gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mehrzahl der Zerhackerschaltungen vier Zerhackerschaltungen aufweist, und die Stromsteuerung umfaßt:
Zeitfunktions-Signalverlauf-Signalerzeugungsmittel (31) zum Erzeugen eines voreingestellten Zeitfunktions- Signalverlauf-Signals;
Bezugssignalerzeugungsmittel (33) zum Erzeugen eines Bezugssignals mit einer von 1 µs bis 100 µs reichenden Zeitauflösung für jede der Zerhackerschaltungen in Abhängigkeit von dem Zeitfunktions-Signalverlauf-Signal; und
Vergleichsmittel (32a bis 32d) zum Vergleichen des Bezugssignals und eines Ausgangssignals von jeder der Zerhackerschaltungen gemäß dem Bezugssignal, um ein Schaltsignal jeder der Zerhackerschaltungen auszugeben; wobei
das Bezugssignal periodisch ist und eine Phasendifferenz von 90° entsprechend jeder der Zerhackerschaltungen aufweist, so daß eine Summe der Ausgaben der Zerhackerschaltungen geglättet ist.
9. Laserstrahlgenerator (10) gekennzeichnet durch:
ein Halbleiterlaser-Array (14); und
eine Stromversorgungsschaltung (20) zum Steuern mindestens der Leistung oder der Spannung oder des Stroms, die an das Halbleiterlaser-Array mit einer von 1 µs bis 100 µs reichenden Zeitauflösung zu liefern sind.
10. Laserstrahlgenerator (10) gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromversorgungsschaltung (20) umfaßt:
eine Zerhackerschaltung zum Verbinden des Halbleiterlaser-Arrays (14) mit einer Gleichstromversorgung (21); und
eine Steuerung (30) zum Steuern der Zerhackerschaltung mit einer von 1 µs bis 100 µs reichenden Zeitauflösung.
11. Laserstrahlgenerator (10) gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromversorgungsschaltung (20) umfaßt:
eine Mehrzahl von Zerhackerschaltungen, die zwischen einer Gleichstromversorgung (21) und dem Halbleiterlaser- Array (14) parallel geschaltet sind; und
eine Steuerschaltung (30) zum Steuern der Mehrzahl von Zerhackerschaltungen mit einer von 1 µs bis 100 µs reichenden Zeitauflösung.
12. Laserstrahlgenerator (10) gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromversorgungsschaltung (20) umfaßt:
eine Mehrzahl von Zerhackerschaltungen, die zwischen einer Gleichstromversorgung (21) und dem Halbleiterlaser- Array (14) parallel geschaltet sind;
Zeitfunktions-Signalverlauf-Signalerzeugungsmittel (31) zum Erzeugen eines voreingestellten Zeitfunktions- Signalverlauf-Signals;
Bezugssignalerzeugungsmittel (33) zum Erzeugen eines Bezugssignals mit einer von 1 µs bis 100 µs reichenden Zeitauflösung für jede der Zerhackerschaltungen in Abhängigkeit von dem Zeitfunktions-Signalverlauf-Signal; und
Vergleichsmittel (32a bis 32d) zum Vergleichen des Bezugssignals und eines Ausgangssignals von jeder der Zerhackerschaltungen gemäß dem Bezugssignal, um ein Schaltsignal jeder der Zerhackerschaltungen auszugeben.
13. Laserstrahlgenerator (10) gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromversorgungsschaltung (20) umfaßt:
eine Mehrzahl von Zerhackerschaltungen, die zwischen einer Gleichstromversorgung (21) und dem Halbleiterlaser- Array (14) parallel geschaltet sind;
Zeitfunktions-Signalverlauf-Signalerzeugungsmittel (31) zum Erzeugen eines voreingestellten Zeitfunktions- Signalverlauf-Signals;
Bezugssignalerzeugungsmittel (33) zum Erzeugen eines Bezugssignals mit einer von 1 µs bis 100 µs reichenden Zeitauflösung für jede der Zerhackerschaltungen in Abhängigkeit von dem Zeitfunktions-Signalverlauf-Signal; und
Vergleichsmittel (32a bis 32d) zum Vergleichen des Bezugssignals und eines Ausgangssignals von jeder der Zerhackerschaltungen entsprechend dem Bezugssignal, um ein Schaltsignal jeder der Zerhackerschaltungen auszugeben, wobei
das Bezugssignal periodisch ist und eine Phasendifferenz entsprechend jeder der Zerhackerschaltung aufweist, so daß eine Summe der Ausgaben der Zerhackerschaltungen geglättet ist.
14. Laserstrahlgenerator (10) gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromversorgungsschaltung (20) umfaßt:
vier Zerhackerschaltungen, die zwischen einer Gleichstromversorgung (21) und dem Halbleiterlaser-Array (14) parallel geschaltet sind;
Zeitfunktions-Signalverlauf-Signalerzeugungsmittel (31) zum Erzeugen eines voreingestellten Zeitfunktions- Signalverlauf-Signals;
Bezugssignalerzeugungsmittel (33) zum Erzeugen eines Bezugssignals mit einer von 1 µs bis 100 µs reichenden Zeitauflösung für jede der Zerhackerschaltungen in Abhängigkeit von dem Zeitfunktions-Signalverlauf-Signal; und
Vergleichsmittel (32a bis 32d) zum Vergleichen des Bezugssignals und eines Ausgangssignals von jeder der Zerhackerschaltungen entsprechend dem Bezugssignal, um ein Schaltsignal jeder der Zerhackerschaltung auszugeben, wobei
das Bezugssignal periodisch ist und eine Phasendifferenz von 90° entsprechend jeder der Zerhackerschaltungen aufweist, so daß eine Summe der Ausgaben der Zerhackerschaltungen geglättet ist.
15. Laserstrahlgenerator (10) gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromversorgungsschaltung (20) umfaßt:
vier Zerhackerschaltungen, die zwischen einer Gleichstromversorgung (21) und dem Halbleiterlaser-Array (14) parallel geschaltet sind;
Zeitfunktions-Signalverlauf-Signalerzeugungsmittel (31) zum Erzeugen eines voreingestellten Zeitfunktions- Signalverlauf-Signals;
eine Dither-Schaltung (35a bis 35d) zum Erzeugen eines Bezugssignals mit einer von 1 µs bis 100 µs reichenden Zeitauflösung für jede der Zerhackerschaltungen in Abhängigkeit von dem Zeitfunktions-Signalverlauf-Signal; und
Vergleichsmittel (32a bis 32d) zum Vergleichen des Bezugssignals und eines Ausgangssignals von jeder der Zerhackerschaltungen entsprechend dem Bezugssignal, um ein Schaltsignal jeder der Zerhackerschaltungen auszugeben, wobei
das Bezugssignal periodisch ist und eine Phasendifferenz von 90° entsprechend jeder der Zerhackerschaltungen aufweist, so daß eine Summe der Ausgaben der Zerhackerschaltungen geglättet ist.
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