DE102011089482A1 - Laser with monitored fiber optic path - Google Patents

Laser with monitored fiber optic path Download PDF

Info

Publication number
DE102011089482A1
DE102011089482A1 DE102011089482A DE102011089482A DE102011089482A1 DE 102011089482 A1 DE102011089482 A1 DE 102011089482A1 DE 102011089482 A DE102011089482 A DE 102011089482A DE 102011089482 A DE102011089482 A DE 102011089482A DE 102011089482 A1 DE102011089482 A1 DE 102011089482A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
laser
optical fiber
laser radiation
actual signal
threshold
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102011089482A
Other languages
German (de)
Inventor
Peter Heist
Matthias Hoffmann
Uwe Kutschki
Gunter Scheiding
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jenoptik Optical Systems GmbH
Original Assignee
Jenoptik Laser GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jenoptik Laser GmbH filed Critical Jenoptik Laser GmbH
Priority to DE102011089482A priority Critical patent/DE102011089482A1/en
Priority to PCT/EP2012/005263 priority patent/WO2013091851A1/en
Publication of DE102011089482A1 publication Critical patent/DE102011089482A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/10Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • H01S3/13Stabilisation of laser output parameters, e.g. frequency or amplitude
    • H01S3/1305Feedback control systems
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/42Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4296Coupling light guides with opto-electronic elements coupling with sources of high radiant energy, e.g. high power lasers, high temperature light sources
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/0014Monitoring arrangements not otherwise provided for
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/09Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
    • H01S3/091Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping
    • H01S3/094Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light
    • H01S3/0941Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light of a laser diode
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/02Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/022Mountings; Housings
    • H01S5/0225Out-coupling of light
    • H01S5/02251Out-coupling of light using optical fibres
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B10/00Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/07Arrangements for monitoring or testing transmission systems; Arrangements for fault measurement of transmission systems
    • H04B10/075Arrangements for monitoring or testing transmission systems; Arrangements for fault measurement of transmission systems using an in-service signal
    • H04B10/079Arrangements for monitoring or testing transmission systems; Arrangements for fault measurement of transmission systems using an in-service signal using measurements of the data signal
    • H04B10/0795Performance monitoring; Measurement of transmission parameters
    • H04B10/07955Monitoring or measuring power
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B10/00Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/07Arrangements for monitoring or testing transmission systems; Arrangements for fault measurement of transmission systems
    • H04B10/075Arrangements for monitoring or testing transmission systems; Arrangements for fault measurement of transmission systems using an in-service signal
    • H04B10/079Arrangements for monitoring or testing transmission systems; Arrangements for fault measurement of transmission systems using an in-service signal using measurements of the data signal
    • H04B10/0799Monitoring line transmitter or line receiver equipment
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D3/00Indicating or recording apparatus with provision for the special purposes referred to in the subgroups
    • G01D3/08Indicating or recording apparatus with provision for the special purposes referred to in the subgroups with provision for safeguarding the apparatus, e.g. against abnormal operation, against breakdown

Abstract

Es wird ein Laser mit einer Laserquelle (2), die mit Strom betreibbar ist und in Abhängigkeit des zugeführten Stroms eine erste Laserstrahlung erzeugt, einer ein Eintritts- und ein Austrittsende (13, 12) aufweisenden Lichtleitfaserstrecke (5), in die die erste Laserstrahlung über das Eintrittsende (13) eingekoppelt wird und die in Abhängigkeit der eingekoppelten ersten Laserstrahlung eine zweite Laserstrahlung über das Austrittsende (12) abgibt, einer Meßeinheit (14, 15), die Laserstrahlung, die an einer zwischen dem Eintritts- und dem Austrittsende (13, 12) der Lichtleiterfaserstrecke (5) liegenden Stelle austritt, mißt und basierend darauf ein Meßsignal erzeugt, und einem Steuermodul (6) bereitgestellt, das basierend auf dem der Laserquelle (2) zugeführten Strom laufend einen ersten Grenzwert (Ss1(t)) und/oder einen zweiten Grenzwert (Ss2(t)) ermittelt, das basierend auf dem Meßsignal der Meßeinheit (14, 15) laufend ein Istsignal (S1(t)) ermittelt und das Istsignal (S1(t)) laufend mit dem ersten Grenzwert (Ss1(t)) vergleicht und die Laserquelle (2) abschaltet, wenn das Istsignal (S1(t)) kleiner ist als der erste Grenzwert(Ss1 (t)) und/oder das Istsignal (S1(t)) laufend mit dem zweiten Grenzwert (Ss2(t)) vergleicht und die Laserquelle (2) abschaltet, wenn das Istsignal (S1(t)) größer ist als der zweite Grenzwert.It is a laser with a laser source (2) which is operable with power and generates a first laser radiation as a function of the supplied current, an inlet and an outlet end (13, 12) having optical fiber path (5) into which the first laser radiation coupled via the inlet end (13) and which emits a second laser radiation via the outlet end (12) as a function of the coupled-in first laser radiation, a measuring unit (14, 15), the laser radiation, which at one between the inlet and the outlet end (13 , 12) of the optical fiber section (5), measures and generates a measurement signal based thereon, and provides a control module (6) based on the laser source (2) current supplied continuously a first threshold (Ss1 (t)) and / or a second limit value (Ss2 (t)) which, based on the measuring signal of the measuring unit (14, 15), continuously determines an actual signal (S1 (t)) and the actual signal (S1 (t)) continuously compares with the first threshold (Ss1 (t)) and turns off the laser source (2) when the actual signal (S1 (t)) is less than the first threshold (Ss1 (t)) and / or the actual signal (S1 (t )) continuously compares with the second threshold (Ss2 (t)) and turns off the laser source (2) when the actual signal (S1 (t)) is greater than the second threshold.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Laser mit einer Laserquelle, die mit Strom betreibbar ist und in Abhängigkeit des zugeführten Stroms eine erste Laserstrahlung erzeugt, und einer ein Eintritts- und ein Austrittsende aufweisenden Lichtleitfaserstrecke, in die die erste Laserstrahlung über das Eintrittsende eingekoppelt wird und die in Abhängigkeit der eingekoppelten ersten Laserstrahlung eine zweite Laserstrahlung über das Austrittsende abgibt. The present invention relates to a laser having a laser source which is operable with current and generates a first laser radiation in response to the supplied current, and an inlet and an outlet end having optical fiber link into which the first laser radiation is coupled via the input end and in Dependence of the coupled-in first laser radiation emits a second laser radiation via the outlet end.

Da die Führung der Laserstrahlung in der Lichtleitfaserstrecke stattfindet, liegt eine geschlossene Lichtführung vor im Gegensatz zu einer auch möglichen offenen Lichtführung, bei der die Laserstrahlung durch Spiegel bis zum Austrittsende des Lasers geführt wird. Since the leadership of the laser radiation takes place in the Lichtleitfaserstrecke, a closed light guide is in contrast to a possible open light guide, in which the laser radiation is guided by mirrors to the exit end of the laser.

Bei einer Führung der Laserstrahlung in einer Lichtleitfaserstrecke besteht eine Schwierigkeit darin, daß bis zum Austritt der Laserstrahlung aus dem Austrittsende keine frei zugängliche Stelle vorhanden ist, an der beispielsweise mittels eines Auskoppelspiegels ein Teil der Laserstrahlung zur Regelung des Lasers ausgekoppelt werden kann. Da eine Lichtleitfaserstrecke als lichtführendes Medium für die Laserstrahlung in der Regel Glasfasern oder Glasfaserbauteile enthält, besteht das Risiko einer Zerstörung der Lichtleitfaserstrecke beispielsweise durch Faserbruch oder durch thermisch bedingtes Aufschmelzen einer Faserverbindungsstelle. Bei einer solchen Zerstörung würde die Laserstrahlung zumindest im Inneren des Lasers frei austreten und bei entsprechend hoher Leistung des Lasers (von beispielsweise 1 kW oder mehr) erheblichen Schaden im Laser sowie zusätzlich noch eine Gefährdung des Bedienpersonals bewirken. When guiding the laser radiation in an optical fiber path, there is a difficulty in that until the laser radiation exits the outlet end there is no freely accessible point at which a part of the laser radiation for regulating the laser can be coupled out, for example by means of a coupling-out mirror. Since an optical fiber path as a light-guiding medium for the laser radiation usually contains glass fibers or glass fiber components, there is the risk of destruction of the optical fiber link, for example by fiber breakage or thermally induced melting of a fiber connection point. In the case of such a destruction, the laser radiation would emerge freely at least in the interior of the laser and, with a correspondingly high power of the laser (of, for example, 1 kW or more), cause considerable damage to the laser as well as endangering the operating personnel.

Besonders kritisch bei Lasern mit einer Lichtleitfaserstrecke sind die Spleißverbindungen, bei denen Faserendflächen miteinander verschmolzen sind, und Faserkoppler, die insbesondere für in umgekehrter Ausbreitungsrichtung laufende Laserstrahlung eine bedeutend kleinere Zerstörschwelle aufweisen als in der bestimmungsgemäßen vorgesehenen Ausbreitungsrichtung. Eine solche Rückwärtspropagation von Laserstrahlung kann auftreten, wenn die vom Laser abgegebene Laserstrahlung vom zu bearbeitenden Werkstück zurück in die Lichtleitfaserstrecke reflektiert wird. Particularly critical in lasers with an optical fiber link are the splices in which fiber end faces are fused together, and fiber couplers, in particular for running in the opposite direction of propagation laser radiation significantly lower damage threshold than in the intended direction of propagation. Such reverse propagation of laser radiation can occur when the laser radiation emitted by the laser is reflected back from the workpiece to be machined in the Lichtleitfaserstrecke.

Bei einem Laser mit einer Lichtleitfaserstrecke besteht somit die Schwierigkeit, daß eine Zerstörung von dem primär erzeugten, in Vorwärtsrichtung laufenden Laserlicht als auch durch rückwärtslaufendes, beispielsweise vom zu bearbeitenden Werkstück reflektierten Laserlichtes, verursacht werden kann. Da keine frei zugänglichen Stellen zur Gewinnung von Meßsignalen bei der Lichtleitfaserstrecke im Vergleich zu Lasern mit offener Strahlführung vorliegen, ist schon die Gewinnung von entsprechenden Meßsignalen für eine Überwachung der Lichtleitfaserstrecke des Lasers schwierig. Thus, in a laser having an optical fiber link, there is a problem that destruction may be caused by the primarily generated forward laser light as well as backward running laser light reflected from the workpiece to be processed, for example. Since there are no freely accessible locations for obtaining measurement signals in the optical fiber link in comparison to open beam lasers, it is already difficult to obtain corresponding measurement signals for monitoring the optical fiber path of the laser.

Es ist bei Lichtleitkabeln bekannt, die Zerstörung (z.B. in Form eines Faserbruches) durch Einbettung einer neben der lichtführenden Faser laufenden Detektions-Ader zu erfassen. Die Detektions-Ader kann ein Draht oder eine auf das Primärcoating der Faser aufgedampfte Leiterbahn ( US 4,883,054 ) sein, der bzw. die im Falle eines Faserbruchs die Leitfähigkeit ändert. Ferner kann eine zweite Lichtwellenleiterfaser, in die eine zweite, sehr leistungsschwache Lichtquelle eingekoppelt und am Austrittsende detektiert wird, vorgesehen werden, wie in der DE 40 107 89 A1 beschrieben ist. Eine derartige Einbettung eines elektrischen oder „optischen“ Drahtes ist bei einem Laser mit einer Lichtleitfaserstrecke (insbesondere wenn er für hohe Leistung ausgelegt ist) nicht oder nicht durchgängig möglich, da ein solcher elektrischer oder optischer Draht in wichtigen Faserkomponenten, wie einem Hochleistungsfaserkoppler, nicht integrierbar ist. It is known in light-conducting cables to detect the destruction (eg in the form of a fiber break) by embedding a detection wire running next to the light-guiding fiber. The detection wire can be a wire or a conductor track deposited on the primary coating of the fiber ( US 4,883,054 ), which changes the conductivity in case of fiber breakage. Furthermore, a second optical waveguide fiber into which a second, very low-power light source is coupled and detected at the exit end can be provided, as in US Pat DE 40 107 89 A1 is described. Such an embedding of an electrical or "optical" wire is not or not consistently possible in a laser with an optical fiber link (especially if it is designed for high power), since such an electrical or optical wire can not be integrated in important fiber components such as a high power fiber coupler is.

Ferner ist es bekannt, einen Lichtwellenleiter durch speziell mehrschichtig aufgebaute Faserschichten zu überwachen, die Verluststrahlung durch Konversionsprozesse von einer ersten Schicht zu einer zweiten Schicht gelangen läßt, und die dann bis zu einem Detektor geführt wird ( DE 43 140 31 A1 ). Auch hier besteht jedoch die Schwierigkeit, daß speziell präparierte Glasfasern benötigt werden, die häufig bei einem Laser mit einer Lichtleitfaserstrecke (insbesondere für hohe Leistungen) nicht zum Einsatz kommen können. Furthermore, it is known to monitor an optical waveguide by specially multilayer fiber layers, which allows loss radiation to pass through conversion processes from a first layer to a second layer, and which is then guided to a detector ( DE 43 140 31 A1 ). Again, however, there is the difficulty that specially prepared glass fibers are needed, which often can not be used in a laser with a Lichtleitfaserstrecke (especially for high power).

Ferner ist es bekannt, Fotodetektoren zur Detektion von Streulicht jeweils am Eingangs- und am Ausgangsende der Faser in Verbindung mit einer geeigneten Auswerteelektronik vorzusehen, die die beiden Signale vergleicht ( US 4,812,641 ) oder mit einem festgelegten Schwellwert vergleicht ( US 7,146,073 ). Furthermore, it is known to provide photodetectors for detecting stray light at the input end and at the output end of the fiber in conjunction with a suitable evaluation electronics which compares the two signals ( US 4,812,641 ) or with a fixed threshold ( US 7,146,073 ).

Eine solche Ausgestaltung betrifft somit eine Fokussierung in ein Lichtleitkabel und den Austritt aus dem Lichtleitkabel, also den Fall einer unterbrochenen Strahlführung, was bei einem Laser mit einer Lichtleitfaserstrecke gerade nicht vorliegt. Zudem werden die Signale für die Fotodetektoren direkt am Eingangs- und am Ausgangsende gewonnen, wozu in der US 7,146,073 eine spezielle Präparation der Faserenden beschrieben ist. Eine solche Präparation schließt eine Benutzung von kommerziell erhältlichen und mit genormten Steckerabmessungen versehenen Hochleistungslichtleitkabeln aus. Such a configuration thus relates to a focus in a light guide and the exit from the light guide, so the case of an interrupted beam, which is not present in a laser with a Lichtleitfaserstrecke just. In addition, the signals for the photodetectors are obtained directly at the input and the output end, including in the US 7,146,073 a special preparation of the fiber ends is described. Such a preparation precludes use of commercially available high performance fiber optic cable provided with standard plug dimensions.

Ferner ist es bekannt, die Messung am Fasereingang und am Faserausgang so durchzuführen, daß am Faserausgang das Signal richtungsabhängig gewonnen wird, um Rückschlüsse auf den Materialbearbeitungsprozeß hinsichtlich Rückreflexionen und Defokussierung zu ermöglichen ( US 5,319,195 ). Furthermore, it is known to carry out the measurement at the fiber input and at the fiber output in such a way that the signal is direction-dependent at the fiber output in order to draw conclusions about the material processing process with regard to back-reflection and defocusing ( US 5,319,195 ).

Auch hier liegt der Fall einer unterbrochenen Strahlführung vor, um die entsprechenden Meßsignale gewinnen zu können. Das Meßsignal am Ausgangsende wird ferner von vom Werkstück reflektierten Licht beeinflußt, was zwar hier berücksichtigt wird, aber die Auswertung dennoch erschwert. Again, there is the case of an interrupted beam guidance in order to win the corresponding measurement signals can. The measurement signal at the output end is further influenced by light reflected from the workpiece, which is indeed taken into account, but the evaluation still difficult.

Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der Erfindung, einen Laser mit einer Laserquelle und einer ein Eintritts- und ein Austrittsende aufweisenden Lichtleitfaserstrecke vorzusehen, bei dem eine Zerstörung der Lichtleitfaserstrecke im Betrieb des Lasers möglichst verhindert oder zumindest möglichst gering gehalten werden kann. Proceeding from this, it is an object of the invention to provide a laser with a laser source and an inlet and an outlet end having optical fiber link, in which destruction of the optical fiber during operation of the laser as possible prevented or at least minimized.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch einen Laser mit einer Laserquelle, die mit Strom betreibbar bzw. pumpbar ist und in Abhängigkeit des zugeführten Stroms eine erste Laserstrahlung erzeugt, einer ein Eintritts- und ein Austrittsende aufweisenden Lichtleitfaserstrecke, in die die erste Laserstrahlung über das Eintrittsende eingekoppelt wird und die in Abhängigkeit der angekoppelten ersten Laserstrahlung eine zweite Laserstrahlung über das Austrittsende abgibt, einer Meßeinheit, die Laserstrahlung, die an einer zwischen dem Eintritts- und dem Austrittsende der Lichtleitfaserstrecke liegenden Stelle austritt, mißt und basierend darauf ein Meßsignal erzeugt und ein Steuermodul, das basierend auf dem der Laserquelle zugeführten Strom laufend einen ersten und einen zweiten Grenzwert ermittelt, das basierend auf dem Meßsignal der Meßeinheit laufend ein Istsignal ermittelt und das Istsignal laufend mit dem ersten Grenzwert vergleicht und die Laserquelle abschaltet, wenn das Istsignal kleiner ist als der erste Grenzwert und/oder das Istsignal laufend mit dem zweiten Grenzwert vergleicht und die Laserquelle abschaltet, wenn das Istsignal größer ist als der zweite Grenzwert. According to the invention, the object is achieved by a laser having a laser source which can be operated or pumped with current and generates a first laser radiation as a function of the supplied current, an inlet and an outlet end having optical fiber link, into which the first laser radiation coupled via the inlet end is and which emits a second laser radiation via the outlet end depending on the coupled first laser radiation, a measuring unit, the laser radiation which exits at a lying between the inlet and the outlet end of the optical fiber passage, measures and based thereon generates a measurement signal and a control module, based on the current supplied to the laser source continuously determines a first and a second limit, which continuously determines based on the measurement signal of the measuring unit an actual signal and continuously compares the actual signal with the first limit and the laser source switches off, who n the actual signal is smaller than the first limit value and / or the actual signal continuously compares with the second limit value and the laser source switches off when the actual signal is greater than the second limit value.

Ein Absinken des Istsignals unter den ersten Grenzwert zeigt einen Verlust von Laserstrahlung in der Lichtleitfaserstrecke an, was z.B. dann auftritt, wenn die in der Lichtleitfaserstrecke geführte Laserstrahlung einen Teil der Lichtleitfaserstrecke thermisch beschädigt oder wenn beispielsweise eine mechanische Beschädigung vorliegt. Bei einer entsprechenden Wahl der Größe des ersten Grenzwertes kann somit sicher eine weitere Beschädigung der Lichtleitfaserstrecke verhindert werden. A decrease in the actual signal below the first threshold indicates a loss of laser radiation in the optical fiber link, e.g. occurs when the guided in the Lichtleitfaserstrecke laser radiation thermally damaged part of the Lichtleitfaserstrecke or if, for example, a mechanical damage is present. With an appropriate choice of the size of the first limit value can thus be safely prevented further damage to the optical fiber link.

Wenn das Istsignal den zweiten Grenzwert übersteigt, zeigt dies z.B. an, daß zurückreflektierte Laserstrahlung in die Lichtleitfaserstrecke eingekoppelt wird und sie in entgegengesetzter Richtung die Lichtleitfaserstrecke durchläuft. Dies kann bei der Bearbeitung von Werkstücken auftreten, wenn z.B. während der Materialbearbeitung eine stark reflektierende Schmelze gebildet wird. Bei einer entsprechenden Wahl des zweiten Grenzwertes können Schäden, die die zurückreflektierte Laserstrahlung bewirken würde, verhindert werden. Natürlich können durch den Vergleich des Istsignals mit dem zweiten Grenzwert auch Schäden durch Laserstrahlung verhindert werden, die aus sonstigen Gründen in entgegengesetzter Richtung die Lichtleitfaserstrecke durchläuft. Der zweite Grenzwert ist bevorzugt größer als der zweite Grenzwert. If the actual signal exceeds the second threshold, this is indicated e.g. on that reflected back laser radiation is coupled into the optical fiber link and it passes in the opposite direction, the optical fiber link. This can occur when machining workpieces, e.g. during material processing a highly reflective melt is formed. With a corresponding choice of the second limit, damage that would cause the reflected back laser radiation can be prevented. Of course, can be prevented by the comparison of the actual signal with the second limit and damage by laser radiation that passes through the optical fiber for other reasons in the opposite direction. The second threshold is preferably greater than the second threshold.

Unter einer laufenden Überwachung wird hier insbesondere verstanden, daß das System kontinuierlich überwacht wird, beispielsweise mit einer analogen elektronischen Schaltung, oder daß das System zu aufeinanderfolgenden Zeitpunkten überwacht wird, wobei der Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Überwachungszeitpunkten so kurz gewählt werden kann, daß ein in der Zwischenzeit auftretender Defekt entweder nicht zu einer Zerstörung weiterer Bauteile des Systems oder normalerweise wenigstens nicht zu einer Gefährdung für Mensch und Umwelt führen würde. Die zweitgenannte Ausbildung einer laufenden Überwachung kann beispielsweise mit einer Digitalelektronik ausgebildet sein, bei welcher beispielsweise ein Controller in einer programmtechnisch realisierten Endlosschleife immer wieder die Istwerte mit den Grenzwerten vergleicht. Beispielsweise kann die Zeitdauer zwischen zwei Überwachungszeitpunkten einige µs betragen. Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, dass die Zeitdauer zwischen zwei Überwachungszeitpunkten z.B. entweder jeweils immer gleich oder unterschiedlich sein kann. By continuous monitoring is meant in particular that the system is continuously monitored, for example, with an analog electronic circuit, or that the system is monitored at successive times, wherein the distance between successive monitoring times can be chosen so short that one in the meantime either defect would not lead to the destruction of other components of the system or would normally not at least endanger human and environmental health. The second-mentioned training of a continuous monitoring can be formed, for example, with a digital electronics, in which, for example, a controller repeatedly compares the actual values with the limit values in an infinitely loop realized in the program. For example, the time duration between two monitoring times may be a few μs. For the sake of completeness, it should be mentioned that the time period between two monitoring times, e.g. either always the same or different.

Bei dem erfindungsgemäßen Laser kann das Steuermodul die Laserquelle durch Abschalten der Stromzufuhr zur Laserquelle abschalten. In the case of the laser according to the invention, the control module can switch off the laser source by switching off the power supply to the laser source.

Unter Abschalten des Lasers wird hier insbesondere verstanden, daß die Laserleistung soweit reduziert wird, daß keine Beschädigung von Bauteilen auftreten kann oder daß keine Gefährdung vom Laser ausgehen kann. Die Abschaltung kann, aber muß nicht, derart vorgenommen werden, daß der Laserstrom auf Null gebracht wird. Das kann beispielsweise durch Abschalten des Laserstromes geschehen oder alternativ durch Kurzschließen des Laserstromes. Das Kurzschließen des Laserstromes kann vorteilhafterweise in unmittelbarer Nähe zum Laser erfolgen, beispielsweise mit einem MOSFET oder einem Bipolartransistor. Zum Abschalten des Lasers reicht es allerdings auch aus, wenn der Strom nicht komplett abgeschaltet, sondern soweit reduziert wird, dass die Laserschwelle nicht erreicht wird.Die Lichtleitfaserstrecke ist bevorzugt direkt mit der Laserquelle verbunden, so daß zwischen Laserquelle und Lichtleitfaserstrecke kein Freistrahlzugang vorliegt. Insbesondere liegt von der Laserquelle bis zum Austrittsende der Lichtleitfaserstrecke kein Freistrahlzugang vor, so daß der Laser eine vollkommen geschlossene Strahlführung aufweist. Switching off the laser is understood here in particular to mean that the laser power is reduced to such an extent that no damage of components can occur or that no danger can emanate from the laser. The shutdown can, but need not, be made such that the laser current is brought to zero. This can be done for example by switching off the laser current or alternatively by shorting the laser current. The short-circuiting of the laser current can advantageously take place in the immediate vicinity of the laser, for example with a MOSFET or a bipolar transistor. To switch off the laser, however, it is also sufficient if the current is not completely switched off, but is reduced to such an extent that the laser threshold is not reached. The optical fiber link is preferably connected directly to the laser source, so that there is no free beam access between the laser source and the optical fiber link. In particular, there is no free beam access from the laser source to the exit end of the optical fiber path, so that the laser has a completely closed beam path.

Unter Freistrahlzugang wird hier z.B. verstanden, daß die Laserstrahlung über eine gewisse Länge in Luft geführt wird, so daß in diesem Bereich z.B. ein Auskoppelsignal zum Auskoppeln eines geringen Anteils der Laserstrahlung positioniert werden kann. Die freie Strecke beispielsweise zwischen einem Diodenlaser und der FAC-Linse bzw. innerhalb einer kompakt aufgebauten Faserkopplungsoptik für einen Diodenlaser ist in diesem Sinne aber nicht als Freistrahlzugang zu verstehen, weil dort kein Platz für eine Vorrichtung zur Auskopplung vorgesehen ist. Ein Freistrahlzugang ist hingegen in einem optischen Teleskop zur Kopplung der Strahlung aus einer Faser in eine andere Faser vorhanden, da im kollimierten Strahlabschnitt eine Vorrichtung zur Auskopplung eines Meßstrahls vorgesehen werden kann. Ein solcher Freistrahlzugang ist jedoch nicht vorhanden, wenn es sich um ein System handelt, bei dem die Fasern zusammengespleißt oder über eine Stirnflächenkopplung verbunden sind. In einem solchen System ist dann kein Freistrahlzugang vorhanden. Under free-jet access, here is e.g. understood that the laser radiation is guided over a certain length in air, so that in this area, for. a decoupling signal for decoupling a small portion of the laser radiation can be positioned. However, the free path, for example between a diode laser and the FAC lens or within a compact fiber optic coupling optics for a diode laser is not to be understood as free beam access in this sense, because there is no space for a device for decoupling provided. In contrast, a free-beam access is present in an optical telescope for coupling the radiation from one fiber to another fiber, since a device for coupling out a measuring beam can be provided in the collimated beam section. However, such free beam access is not present if it is a system in which the fibers are spliced together or connected via face coupling. In such a system then no free beam access is available.

Ferner kann bei dem erfindungsgemäßen Laser die Lichtleitfaserstrecke zumindest eine Lichtleitfaser mit Kern und Mantel aufweisen und die Meßeinheit die aus dem Mantel austretende Laserstrahlung messen. Diese Strahlung wird häufig auch als Mantellicht bezeichnet. Die Lichtleitfaser kann so ausgebildet werden, daß sie an einer vorbestimmten Stelle ein solches Mantellicht abstrahlt. Dazu können z.B. mikroskopisch kleine Störungen im Übergang vom Kern zum Mantel vorgesehen werden. Es kann ferner ein kleiner Bereich des Fasermantels aufgerauht werden, wodurch ein Herausstreuen des Mantellichts erfolgt. Zusätzlich oder alternativ kann die Lichtleitfaser absichtlich so gebogen werden, daß aufgrund der Biegung Mantellicht austritt. Es ist auch möglich, auf die Mantelfläche ein Medium aufzubringen, das einen höheren Brechungsindex als der Mantel aufweist, so daß an der Grenzfläche zwischen dem Mantel und dem aufgebrachten Medium keine Totalreflexion stattfindet und somit Mantellicht ausgekoppelt wird. Furthermore, in the case of the laser according to the invention, the optical fiber path can have at least one optical fiber with core and cladding and the measuring unit can measure the laser radiation emerging from the cladding. This radiation is often referred to as a sheath light. The optical fiber can be formed so that it emits such a jacket light at a predetermined location. For this, e.g. microscopic disturbances in the transition from the core to the cladding are provided. It can also be roughened a small portion of the fiber cladding, whereby a scattering of the jacket light takes place. Additionally or alternatively, the optical fiber may be intentionally bent so that due to the bending of the cladding light emerges. It is also possible to apply to the lateral surface of a medium having a higher refractive index than the cladding, so that no total reflection takes place at the interface between the cladding and the applied medium and thus cladding light is coupled out.

Die von der Meßeinheit gemessene Laserstrahlung tritt bevorzugt quer zur Ausbreitungsrichtung der Laserstrahlung in der Lichtleitfaserstrecke aus. The laser radiation measured by the measuring unit preferably exits transversely to the propagation direction of the laser radiation in the optical fiber path.

Die ausgekoppelte Laserstrahlung weist bevorzugt nur einen Bruchteil der mittleren Leistung der in der Lichtleitfaserstrecke geführten Laserstrahlung auf. Insbesondere kann der Bruchteil im Promillebereich liegen. The decoupled laser radiation preferably has only a fraction of the average power of the laser radiation guided in the optical fiber path. In particular, the fraction may be in the per thousand range.

Bei dem erfindungsgemäßen Laser kann die Lichtleitfaserstrecke zumindest zwei miteinander verspleißte Lichtleitfasern aufweisen und die Meßeinheit die an der Spleißstelle austretende Laserstrahlung messen. In the case of the laser according to the invention, the optical fiber path can have at least two optical fibers spliced together and the measuring unit can measure the laser radiation exiting at the splice point.

Des weiteren kann die Lichtleitfaserstrecke mehrere Lichtleitfasern aufweisen, die mittels eines Faserkopplers mit einer einzigen Lichtleitfaser gekoppelt sind, wobei die Meßeinheit die aus dem Faserkoppler austretende Laserstrahlung mißt. Furthermore, the optical fiber path may comprise a plurality of optical fibers, which are coupled by means of a fiber coupler with a single optical fiber, wherein the measuring unit measures the emerging from the fiber coupler laser radiation.

In beiden Fällen (Messung an der Spleißstelle sowie Messung am Faserkoppler) wird erfindungsgemäß ausgenutzt, daß die dort austretende Laserstrahlung gemessen und zur erfindungsgemäßen Sicherheitsüberwachung der Lichtleitfaserstrecke genutzt wird. In both cases (measurement at the splice point as well as measurement at the fiber coupler), the invention makes use of the fact that the laser radiation emerging there is measured and used to monitor the safety of the optical fiber link according to the invention.

Bei dem erfindungsgemäßen Laser kann die Lichtleitfaserstrecke als passive Lichtleitfaserstrecke ausgebildet sein. In diesem Fall wird über die Lichtleitfaserstrecke lediglich die erste Laserstrahlung der Laserquelle geführt, so daß die über das Austrittsende der Lichtleitfaserstrecke ausgekoppelte zweite Laserstrahlung der ersten Laserstrahlung entspricht. In the case of the laser according to the invention, the optical fiber link can be designed as a passive optical fiber link. In this case, only the first laser radiation of the laser source is guided over the optical fiber path, so that the second laser radiation coupled out via the outlet end of the optical fiber path corresponds to the first laser radiation.

Natürlich ist es auch möglich, daß die Lichtleitfaserstrecke eine aktive Faser aufweist, die mit der Laserstrahlung der Laserquelle gepumpt ist. In diesem Fall liegt ein Faserlaser vor, so daß die ausgekoppelte zweite Laserstrahlung die Laserstrahlung des Faserlasers ist und die eingekoppelte erste Laserstrahlung die Pumpstrahlung des Faserlasers ist. In diesem Fall kann mittels der Meßeinheit als austretende Laserstrahlung die Pumpstrahlung und/oder die mittels des Faserlasers erzeugte zweite Laserstrahlung gemessen werden. Of course, it is also possible that the optical fiber link has an active fiber which is pumped with the laser radiation of the laser source. In this case, a fiber laser is present, so that the decoupled second laser radiation is the laser radiation of the fiber laser and the coupled first laser radiation is the pump radiation of the fiber laser. In this case, the pumping radiation and / or the second laser radiation generated by means of the fiber laser can be measured by means of the measuring unit as emerging laser radiation.

Die Laserquelle kann zumindest eine Laserdiode aufweisen. Sie kann bevorzugt mehrere Laserdioden aufweisen, die beispielsweise in Serien- oder Parallelschaltungen mit Strom beaufschlagt werden. Es sind jedoch auch andere Laserquellen möglich, die mit Strom betreibbar bzw. elektrisch pumpbar sind. Insbesondere können im Allgemeinen elektrisch gepumpte Halbleiterlaser eingesetzt werden. Es ist auch möglich, mittels eines oder mehrerer elektrisch gepumpter Halbleiterlaser einen Festkörperlaser zu pumpen, um dadurch die Laserquelle zu realisieren. The laser source may have at least one laser diode. It may preferably have a plurality of laser diodes which are supplied with current, for example, in series or parallel circuits. However, other laser sources are also possible which can be operated with electricity or are electrically pumpable. In particular, electrically pumped semiconductor lasers can generally be used. It is also possible to pump a solid-state laser by means of one or more electrically pumped semiconductor lasers, thereby realizing the laser source.

Das Steuermodul kann mit zunehmenden Pumpstrom den ersten und/oder zweiten Grenzwert erhöhen. Damit wird dem Umstand Rechnung getragen, daß mit zunehmenden Pumpstrom die mittlere Laserleistung und somit auch die Gefahr eines Defektes in der Lichtleitfaserstrecke steigt. The control module may increase the first and / or second threshold as the pumping current increases. This takes into account the fact that with increasing pumping current increases the average laser power and thus the risk of a defect in the optical fiber link.

Insbesondere führt das Steuermodul die Erhöhung des ersten Grenzwertes mit zunehmendem Pumpstrom so durch, daß die Erhöhung mit zunehmendem Pumpstrom zunimmt. Somit wird die Zunahme um so größer, je größer der Pumpstrom wird, wodurch ein besserer Schutz erzielt wird. Ferner kann das Steuermodul die Erhöhung des zweiten Grenzwertes so durchführen, daß mit zunehmendem Pumpstrom die Erhöhung des zweiten Grenzwertes abnimmt. Mit zunehmendem Pumpstrom fällt bei weiterer Zunahme somit die Erhöhung für den zweiten Grenzwert geringer aus, was wiederum zu einem besseren Schutz des Lasers führt. So kann z.B. die Breite des durch beide Grenzwerte definierten Fensters mit zunehmendem Pumpstrom abnehmen. Nur wenn der Istwert im Fenster liegt, wird der Laser nicht abgeschaltet. In particular, the control module increases the first limit as it increases Pumping current through so that the increase increases with increasing pumping current. Thus, the larger the pumping current becomes, the greater the increase becomes, whereby better protection is achieved. Furthermore, the control module can perform the increase of the second limit value so that the increase of the second limit value decreases with increasing pumping current. As the pumping current increases, the increase for the second threshold value decreases as the increase continues, which in turn leads to better protection of the laser. For example, the width of the window defined by both limits may decrease with increasing pumping current. Only when the actual value is in the window, the laser is not switched off.

Bei dem erfindungsgemäßen Laser kann der der Laserquelle zugeführte Strom zeitlich variieren, um z.B. gepulste Laserstrahlung zu erzeugen oder die Strahlleistung im Dauerstichbetrieb zu variieren. In diesem Fall variieren das Istsignal sowie der erste und/oder zweite Grenzwert zeitlich bevorzugt in gleicher Weise. Damit wird erreicht, daß der erste und/oder zweite Grenzwert ideal an die jeweiligen Laserbedingungen angepaßt sind und somit der erste und/oder zweite Grenzwert sehr nah am Istwert gewählt werden können, so daß der bestimmungsgemäße Betrieb sicher durchgeführt werden kann und dabei gleichzeitig die gewünschte Sicherheit (also die schnelle Abschaltung, falls notwendig) gewährleistet wird. In the laser according to the invention, the current supplied to the laser source may vary over time, e.g. To produce pulsed laser radiation or to vary the beam power in continuous stitching operation. In this case, the actual signal as well as the first and / or second limit value preferably vary in time in the same way. This ensures that the first and / or second limit are ideally adapted to the respective laser conditions and thus the first and / or second threshold can be selected very close to the actual value, so that the intended operation can be safely performed and at the same time the desired Security (ie the fast shutdown, if necessary) is guaranteed.

Der Laser ist insbesondere für hohe Leistungen ausgelegt. Hierunter wird insbesondere verstanden, daß die mittlere Leistung im Dauerstrichbetrieb oder der Pulsspitzenleistung im Pulsbetrieb der über das Austrittsende abgegebenen Laserstrahlung mindestens 1 kW beträgt. The laser is designed especially for high power. This is understood in particular to mean that the average power in continuous-wave mode or the peak pulse power in pulsed operation of the laser radiation emitted via the outlet end is at least 1 kW.

Die Lichtleitfaserstrecke kann ferner so ausgebildet sein, daß an mehreren Stellen zwischen dem Eintritts- und dem Austrittsende Laserstrahlung austritt. In diesem Fall ist die Meßeinheit bevorzugt so ausgebildet, daß sie an diesen mehreren Stellen jeweils die austretende Laserstrahlung mißt und entsprechende Meßsignale erzeugt. Das Steuermodul ermittelt dann basierend auf den Meßsignalen für jede Austrittsstelle laufend ein entsprechendes Istsignal und vergleicht alle Istsignale laufend mit dem ersten Grenzwert und/oder dem zweiten Grenzwert. Wenn zumindest eines der Istsignale kleiner ist als der erste Grenzwert, führt das Steuermodul die Abschaltung der Laserquelle durch. Ferner schaltet das Steuermodul die Laserquelle auch ab, wenn zumindest eines der Istsignale größer ist als der zweite Grenzwert. The optical fiber path can also be designed such that laser radiation emerges at several points between the inlet and the outlet end. In this case, the measuring unit is preferably designed so that it measures at each of these multiple locations the exiting laser radiation and generates corresponding measurement signals. The control module then determined based on the measurement signals for each exit point continuously a corresponding actual signal and compares all actual signals continuously with the first limit and / or the second limit. If at least one of the actual signals is smaller than the first limit value, the control module carries out the shutdown of the laser source. Furthermore, the control module also shuts off the laser source when at least one of the actual signals is greater than the second threshold.

Die Lichtleitfaserstrecke kann ferner so ausgebildet sein, dass sie mehrere Lichteintrittsenden aufweist. Insbesondere kann auch das Austrittsende gleichzeitig als Eintrittsende genutzt werden. Das ist beispielsweise bei einem zweiseitig endgepumpten Faserlaser der Fall. Dort kann das Austrittsende der Laserstrahlung der aktiven Faser gleichzeitig Eintrittsende für die Pumpstrahlung sein. Die Pumpstrahlung und austretende Laserstrahlung können unterschiedliche Wellenlängen aufweisen, so dass eine Trennung der Strahlwege beispielsweise mit einem wellenlängenselektiven Spiegelelement möglich ist. The optical fiber path can also be designed such that it has a plurality of light entry ends. In particular, the exit end can also be used as entry end. This is the case, for example, with a double ended end-pumped fiber laser. There, the exit end of the laser radiation of the active fiber can simultaneously be the inlet end for the pump radiation. The pump radiation and emerging laser radiation may have different wavelengths, so that a separation of the beam paths, for example with a wavelength-selective mirror element is possible.

Der Laser kann gepulste Laserstrahlung oder Dauerstrich-Strahlung abgeben. The laser can emit pulsed laser radiation or continuous wave radiation.

Es wird ferner bereitgestellt ein Verfahren zum Betreiben eines Lasers, der eine Laserquelle, die mit Strom betreibbar ist und in Abhängigkeit des zugeführten Stroms eine erste Laserstrahlung erzeugt, und eine ein Eintritts- und ein Austrittsende aufweisende Lichtleitfaserstrecke aufweist, in die die erste Laserstrahlung über das Eintrittsende eingekoppelt und in Abhängigkeit der eingekoppelten ersten Laserstrahlung eine zweite Laserstrahlung über das Austrittsende ausgegeben wird, wobei der Laserquelle Strom zugeführt wird, so daß sie die erste Laserstrahlung erzeugt, Laserstrahlung, die an einer zwischen dem Eintritts- und dem Austrittsende der Lichtleitfaserstrecke liegende Stelle austritt, gemessen und basierend darauf ein Meßsignal erzeugt wird, basierend auf dem der Laserquelle zugeführten Strom laufend ein erster und/oder ein zweiter Grenzwert ermittelt wird, basierend auf dem Meßsignal laufend ein Istsignal ermittelt wird und das Istsignal laufend mit dem ersten Grenzwert verglichen und die Laserquelle abgeschaltet wird, wenn das Istsignal kleiner wird als der erste Grenzwert, und/oder das Istsignal laufend mit dem zweiten Grenzwert verglichen und die Laserquelle abgeschaltet wird, wenn das Istsignal größer wird als der zweite Grenzwert. Dabei kann das Istsignal gleich dem Messsignal sein, oder das Istsignal kann noch zusätzlich beispielsweise einen von der zeitlichen Änderung des Messsignals abhängigen Anteil, der als Differentialteil bezeichnet wird, oder beispielsweise einen Integralteil beinhalten, der von der über einen bestimmten Zeitabschnitt aufsummierten Regelungsabweichung abhängt. Ein solcher Differentialteil führt zu einer schnelleren Abschaltung bei plötzlichen Abweichungen des Istwertes vom Sollbasiswert, d.h. bei bei sprunghaften Abweichungen. There is further provided a method of operating a laser having a laser source which is operable with current and generates a first laser radiation in response to the supplied current, and having an inlet and an outlet end having optical fiber in which the first laser radiation over the Input end coupled and output in response to the coupled first laser radiation, a second laser radiation over the exit end, the current being supplied to the laser source so that it generates the first laser radiation, laser radiation emerging at a lying between the inlet and the outlet end of the optical fiber link , Measured and based on a measurement signal is generated based on the current supplied to the laser source continuously a first and / or a second limit is determined based on the measurement signal continuously an actual signal is determined and the actual signal continuously with the first limit value compared and the laser source is turned off when the actual signal is smaller than the first threshold, and / or the actual signal continuously compared with the second threshold and the laser source is turned off when the actual signal is greater than the second threshold. In this case, the actual signal may be equal to the measurement signal, or the actual signal may additionally include, for example, a dependent of the time change of the measurement signal portion, which is referred to as a differential part, or for example an integral part, which depends on the accumulated over a certain period control deviation. Such a differential portion results in faster shutdown in the event of sudden deviations of the actual value from the target base value, i. in case of sudden deviations.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben eines Lasers kann die Zerstörung der Lichtleitfaserstrecke sicher verhindert bzw. zumindest eine eintretende Zerstörung minimiert werden. With the method according to the invention for operating a laser, the destruction of the optical fiber path can be reliably prevented or at least an occurring destruction can be minimized.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben eines Lasers kann so weiter gebildet werden, daß der erfindungsgemäße Laser einschließlich seiner Weiterbildungen betrieben werden kann. Insbesondere kann das erfindungsgemäße Verfahren die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Laser beschriebenen Verfahrensschritte enthalten. The inventive method for operating a laser can be further formed so that the laser according to the invention can be operated including its developments. In particular, the inventive method can contained in the context of the laser according to the invention described method steps.

Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in den angegebenen Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung einsetzbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the specified combinations but also in other combinations or alone, without departing from the scope of the present invention.

Nachfolgend wird die Erfindung beispielsweise anhand der beigefügten Zeichnungen, die auch erfindungswesentliche Merkmale offenbaren, noch näher erläutert. Es zeigen: The invention will be explained in more detail for example with reference to the accompanying drawings, which also disclose characteristics essential to the invention. Show it:

1 eine schematische Ansicht einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lasers; 1 a schematic view of a first embodiment of the laser according to the invention;

2 eine vergrößerte schematische Schnittansicht eines faseroptischen Elements der Lichtleitfaserstrecke des erfindungsgemäßen Lasers; 2 an enlarged schematic sectional view of a fiber optic element of the optical fiber path of the laser according to the invention;

3a3c Diagramme zur Erläuterung der erfindungsgemäßen Überwachung der Lichtleitfaserstrecke des Lasers gemäß 1; 3a - 3c Diagrams for explaining the monitoring according to the invention of the optical fiber path of the laser according to 1 ;

4a4c Diagramme zur Erläuterung der erfindungsgemäßen Überwachung der Lichtleitfaserstrecke des Lasers gemäß 1; 4a - 4c Diagrams for explaining the monitoring according to the invention of the optical fiber path of the laser according to 1 ;

5a5c Diagramme zur Erläuterung der erfindungsgemäßen Überwachung der Lichtleitfaserstrecke des Lasers gemäß 1; 5a - 5c Diagrams for explaining the monitoring according to the invention of the optical fiber path of the laser according to 1 ;

6a6c Diagramme zur Erläuterung der erfindungsgemäßen Überwachung der Lichtleitfaserstrecke des Lasers gemäß 1; 6a - 6c Diagrams for explaining the monitoring according to the invention of the optical fiber path of the laser according to 1 ;

7 eine schematische Darstellung zur Signalgewinnung und -verarbeitung durch das Steuermodul des erfindungsgemäßen Lasers, und 7 a schematic representation of the signal acquisition and processing by the control module of the laser according to the invention, and

8 eine schematische Darstellung zur Erläuterung der regeltechnischen Verwirklichung der Überwachung der Lichtleitfaserstrecke. 8th a schematic representation for explaining the rule-technical realization of the monitoring of the optical fiber link.

Die Lichtleitfaserstrecke kann Lichtleitfasern, Lichtwellenleiter und Lichtleitkabel oder sonstige faseroptische Bauteile enthalten. The optical fiber link may include optical fibers, optical fibers and optical cables or other fiber optic components.

Bei der in 1 gezeigten Ausführungsform weist der erfindungsgemäße Laser 1 eine Laserquelle 2 mit drei Laserdioden 3 1, 3 2 und 3 3, eine Stromquelle 4 zum Betreiben der Laserdioden 3 13 3, eine Lichtleitfaserstrecke 5 und ein Steuermodul 6 auf. Die Laserquelle 2 kann natürlich auch mehr als drei oder weniger als drei Laserdioden 3 13 3 enthalten. Die Anzahl von drei Laserdioden 3 13 3 ist nur beispielhaft. At the in 1 embodiment shown, the laser according to the invention 1 a laser source 2 with three laser diodes 3 1 , 3 2 and 3 3 , a power source 4 for operating the laser diodes 3 1 - 3 3 , an optical fiber link 5 and a control module 6 on. The laser source 2 Of course, more than three or less than three laser diodes 3 1 - 3 3 included. The number of three laser diodes 3 1 - 3 3 is just an example.

Die Lichtleitfaserstrecke 5 weist für jede Laserdiode 3 13 3 eine erste Lichtleitfaser und somit hier drei erste Lichtleitfasern 7 1, 7 2 und 7 3 auf, wobei jede erste Lichtleitfaser 7 17 3 genau einer Laserdiode 3 13 3 so zugeordnet ist, daß ein erstes Ende jeder ersten Lichtleitfaser 7 17 3 mit der zugeordneten Laserdiode 3 13 3 verbunden ist. Das andere Ende der ersten Lichtleitfasern 7 17 3 ist mit zweiten Lichtleitfasern 8 18 3 eines Faserkopplers 9 verschweißt. Der Faserkoppler 9 weist ausgangsseitig eine dritte Lichtleitfaser 10 auf, die mit ihrem vom Faserkoppler 9 wegweisenden Ende mit einer vierten Lichtleitfaser 11 verschweißt ist, deren der dritten Lichtleitfaser 10 abgewandtes Ende ein Austrittsende 12 der Lichtleitfaserstrecke 5 bildet. Das Eintrittsende 13 der Lichtleitfaserstrecke 5 wird durch die mit den Laserdioden 3 13 3 verbundenen Enden der ersten Lichtleitfaser 7 17 3 gebildet. The fiber optic route 5 points for each laser diode 3 1 - 3 3 a first optical fiber and thus here three first optical fibers 7 1 , 7 2 and 7 3 , wherein each first optical fiber 7 1 - 7 3 exactly one laser diode 3 1 - 3 3 is associated so that a first end of each first optical fiber 7 1 - 7 3 with the associated laser diode 3 1 - 3 3 is connected. The other end of the first optical fibers 7 1 - 7 3 is with second optical fibers 8th 1 - 8th 3 of a fiber coupler 9 welded. The fiber coupler 9 has a third optical fiber on the output side 10 on top of that from the fiber coupler 9 groundbreaking end with a fourth optical fiber 11 is welded, of which the third optical fiber 10 opposite end of an outlet end 12 the optical fiber link 5 forms. The entry end 13 the optical fiber link 5 gets through with the laser diodes 3 1 - 3 3 connected ends of the first optical fiber 7 1 - 7 3 formed.

Der Laser 1 umfaßt ferner einen ersten und einen zweiten Fotodetektor 14, 15, mit denen seitlich aus der Lichtleitfaserstrecke 5 zwischen Eintritts- und Austrittsende 13, 12 austretende Laserstrahlung (durch Pfeile 16, 17 angedeutet) gemessen werden kann. Dies wird für eine Sicherheitsabschaltung des Lasers 1 genutzt, wie nachfolgend noch im Detail beschrieben werden wird. Die Meßsignale der Fotodetektoren 14, 15 werden dem Steuermodul 6 zugeführt. The laser 1 further includes first and second photodetectors 14 . 15 , with which side of the optical fiber link 5 between inlet and outlet ends 13 . 12 emerging laser radiation (by arrows 16 . 17 indicated) can be measured. This will be for a safety shutdown of the laser 1 used, as will be described in detail below. The measuring signals of the photodetectors 14 . 15 be the control module 6 fed.

Zum Betrieb des Lasers 1 werden die Laserdioden 3 13 3 mit Strom der Stromquelle 4 beaufschlagt. Die in 1 gezeigte Serienschaltung der Laserdioden 3 13 3 ist nur beispielhaft zu verstehen. Es sind auch andere Arten der Beschaltung möglich. Insbesondere ist eine Parallelschaltung möglich. To operate the laser 1 become the laser diodes 3 1 - 3 3 with power source 4 applied. In the 1 shown series connection of the laser diodes 3 1 - 3 3 is only an example. There are also other types of wiring possible. In particular, a parallel connection is possible.

Durch die Beaufschlagung mit Strom erzeugen die Laserdioden 3 13 3 Laserstrahlung, die in die jeweilige erste Lichtleitfaser 7 17 3 eingekoppelt wird und über den Faserkoppler 9 bis zum Austrittsende 12 der Lichtleitfaserstrecke 5 geführt wird. In der hier beschriebenen Ausführungsform ist die Lichtleitfaserstrecke 5 rein passiv ausgebildet. Es wird somit nur die Laserstrahlung der Laserdioden 3 13 3 bis zum Austrittsende 12 geführt. Es ist jedoch auch möglich, in der Lichtleitfaserstrecke 5 eine aktive Faser anzuordnen, die mit der Laserstrahlung der Laserdioden 3 13 3 gepumpt wird. In diesem Fall liegt ein Faserlaser vor, dessen Laserstrahlung als gewünschte Laserstrahlung über das Austrittsende 12 abgegeben wird. Die am Austrittsende 12 austretende Laserstrahlung 18 kann z.B. zum Schneiden, Schweißen oder Härten von verschiedenartigen Werkstücken W eingesetzt werden und weist hier eine mittlere Leistung von mindestens 1kW auf. Der abzugebende Strom für die Laserdioden 3 13 3 kann vom Anwender des Lasers 1 von außen über einen Anschluß 19 der Stromquelle 4 bestimmt werden. By applying current generate the laser diodes 3 1 - 3 3 laser radiation into the respective first optical fiber 7 1 - 7 3 is coupled and via the fiber coupler 9 to the exit end 12 the optical fiber link 5 to be led. In the embodiment described here, the optical fiber link is 5 purely passive. It is thus only the laser radiation of the laser diodes 3 1 - 3 3 to the exit end 12 guided. However, it is also possible in the Lichtleitfaserstrecke 5 to arrange an active fiber with the laser radiation of the laser diodes 3 1 - 3 3 is pumped. In this case, a fiber laser is present whose laser radiation as desired laser radiation over the exit end 12 is delivered. The at the exit end 12 emerging laser radiation 18 can for example be used for cutting, welding or hardening of various workpieces W and here has an average power of at least 1kW. The current to be delivered for the laser diodes 3 1 - 3 3 can by the user of the laser 1 from the outside via a connection 19 the power source 4 be determined.

Bei dem in 1 gezeigten Laser liegt eine geschlossene Strahlführung vor, da die Laserstrahlung der Laserdioden 3 13 3 direkt in die ersten Lichtleitfasern 7 17 3 eingekoppelt wird und die Lichtleitfasern 7 17 3, 8 18 3, 10 und 11 mittels Spleißverbindungen V1 und V2, bei denen die Faserendflächen miteinander verschweißt sind, miteinander verbunden sind und somit die Laserstrahlung der Laserdioden 3 13 3 über das Austrittsende 12 der Lichtleitfaserstrecke 5 ausgekoppelt wird. Der Laser gemäß 1 kann daher auch als All-Fiber-Laser bezeichnet werden. At the in 1 shown laser is a closed beam guide, since the laser radiation of the laser diode 3 1 - 3 3 directly into the first optical fibers 7 1 - 7 3 is coupled and the optical fibers 7 1 - 7 3 , 8th 1 - 8th 3 , 10 and 11 by means of splices V1 and V2, in which the fiber end faces are welded together, and thus the laser radiation of the laser diodes 3 1 - 3 3 over the exit end 12 the optical fiber link 5 is decoupled. The laser according to 1 can therefore also be referred to as an all-fiber laser.

Die Lichtleitfasern 7 17 3, 8 18 3, 10 und 11 der Lichtleitfaserstrecke 5 sind faseroptische Bauteile, die sich je nach konkreter Ausführung im Detail unterscheiden können, jedoch in ihrem Grundaufbau stets ähnlich sind. The optical fibers 7 1 - 7 3 , 8th 1 - 8th 3 , 10 and 11 the optical fiber link 5 are fiber optic components, which may differ in detail depending on the concrete design, but are always similar in their basic structure.

In 2 ist schematisch in einer vergrößerten Schnittdarstellung der Grundaufbau für eine solche Lichtleitfaser mit einem stufenförmigen Brechzahlprofil dargestellt, wobei die Lichtleitfaser einen lichtführenden Kern 20 aufweist, der üblicherweise aus Quarzglas gebildet ist. Die Brechzahl des Quarzglases des Kernes 20 ist größer als die Brechzahl des unmittelbar angrenzenden Mantels 21, wodurch es zu einer inneren Totalreflexion an der Grenze Kern-Mantel und damit zu der lichtführenden Eigenschaft der Faser kommt. Der Mantel 21 kann beispielsweise aus fluordotiertem Quarzglas gebildet sein. In 2 is shown schematically in an enlarged sectional view of the basic structure of such an optical fiber with a stepped refractive index profile, wherein the optical fiber is a light-guiding core 20 has, which is usually formed of quartz glass. The refractive index of the quartz glass of the core 20 is greater than the refractive index of the immediately adjacent cladding 21 , which leads to a total internal reflection at the boundary core-cladding and thus to the light-guiding property of the fiber. The coat 21 may for example be formed from fluorine-doped quartz glass.

Um die Faser biegsam und mechanisch robust zu machen, ist auf dem Mantel 21 eine Kunststoffschicht 22 aufgebracht, die häufig als Coating oder Buffer bezeichnet wird. Die Kunststoffschicht 22 kann aus einem primären, weichen Coating 23 und einem sekundären, härteren Coating 24 bestehen. Bei der Ausbildung als Lichtleitkabel sind häufig zur Erhöhung der Robustheit noch weitere Ummantelungen vorgesehen. Andererseits kann z.B. bei Faserkopplern unter Umständen auf das Coating 22 verzichtet werden. To make the fiber pliable and mechanically robust is on the mantle 21 a plastic layer 22 applied, which is often referred to as coating or buffer. The plastic layer 22 Can be made from a primary, soft coating 23 and a secondary, harder coating 24 consist. In the training as fiber optic cables still more sheaths are often provided to increase the robustness. On the other hand, for example, in the case of fiber couplers, it is possible to apply coating 22 be waived.

Die in Verbindung mit 2 beschriebene Lichtleitfaser weist zwischen Kern 20 und Mantel 21 ein stufenförmiges Brechzahlprofil auf, so daß solche Fasern auch häufig Stufenindexfasern genannt werden. Statt der Ausbildung als Stufenindexfaser können die Lichtleitfasern auch als sogenannte Gradientenindexfasern ausgebildet sein, bei denen die Brechzahl vom Faserzentrum kontinuierlich nach außen hin abnimmt. The in conjunction with 2 described optical fiber has between core 20 and coat 21 a stepped refractive index profile, so that such fibers are also often called step index fibers. Instead of being formed as a step-index fiber, the optical fibers can also be designed as so-called gradient index fibers in which the refractive index continuously decreases towards the outside from the fiber center.

Da der Laser 1 die beschriebene geschlossene Strahlführung aufweist, unterliegt die Lichtleitfaserstrecke 5 dem Risiko einer Zerstörung beispielsweise in Form eines Faserbruchs oder eines thermisch bedingten Aufschmelzens einer Spleißstelle V1, V2. Im Fall einer solchen Zerstörung könnte die Laserstrahlung zumindest im Gerätinneren des Lasers 1 frei austreten und bei den möglichen hohen Leistungen von beispielsweise 1kW und mehr erhebliche Schäden im Gerät und eine Gefährdung des Bedienpersonals bewirken. Because the laser 1 has the described closed beam guide, is subject to the Lichtleitfaserstrecke 5 the risk of destruction, for example in the form of a fiber breakage or a thermally induced melting of a splice point V1, V2. In the case of such destruction, the laser radiation could at least in the interior of the laser 1 free escape and cause the possible high power of, for example 1kW and more significant damage in the device and a threat to the operator.

Ferner kann in unerwünschter Weise die über das Austrittsende 12 abgegebene Laserstrahlung 18 vom zu bearbeitenden Werkstück W zurück in die Lichtleitfaserstrecke 5 reflektiert werden, so daß eine unerwünschte Rückwärtspropagation vorliegt. Gerade der Faserkoppler 9 kann für Laserstrahlung in umgekehrter Ausbreitungsrichtung eine bedeutend kleinere Zerstörungsschwelle aufweisen als in der bestimmungsgemäßen Ausbreitungsrichtung. Furthermore, undesirably, the over the outlet end 12 emitted laser radiation 18 from the workpiece W to be processed back into the Lichtleitfaserstrecke 5 are reflected, so that there is an undesirable reverse propagation. Especially the fiber coupler 9 can have a significantly smaller destruction threshold for laser radiation in the reverse propagation direction than in the intended propagation direction.

Um eine Zerstörung der Lichtleitfaserstrecke 5 und eine Gefährdung von Personen zu verhindern oder zumindest den Umfang der Zerstörung der Lichtleitfaserstrecke 5 zu minimieren, wird die Tatsache ausgenutzt, daß ein eindeutiger funktionaler Zusammenhang zwischen der erzeugten Laserleistung und dem zugeführten Strom zum Betreiben der Laserdioden 3 13 3 vorliegt. Dies wird in der Art genutzt, das basierend auf dem Strom zum Betreiben der Laserdioden 3 13 3 ein erster Grenzwert Ss1(t) abgeleitet und ein damit zu vergleichendes (erstes) Istsignal S1(t) aus dem Meßsignal des ersten Fotodetektors 14 abgeleitet wird. Der erste Grenzwert Ss1(t), der auch als erster Schwellwert oder erster Sollwert bezeichnet werden kann, und das Istsignal S1(t), das auch als Istwert bezeichnet werden kann, werden im Steuermodul 6 laufend miteinander verglichen, und wenn das Istsignal S1(t) kleiner wird als der erste Grenzwert Ss1(t), bewirkt das Steuermodul 6 über die Stromquelle 4 ein Abschalten des Lasers 1. Ein solches Absinken des Istsignals S1(t) zeigt nämlich, daß Laserleistung in der Lichtleiterfaserstrecke 5 „verloren geht“. Dies tritt z.B. dann ein, wenn ein Aufschmelzen an einer Spleißverbindung V1, V2 beginnt. To a destruction of the optical fiber link 5 and to prevent a hazard to persons or at least the extent of the destruction of the optical fiber link 5 is minimized, the fact is exploited that a clear functional relationship between the generated laser power and the supplied current to operate the laser diodes 3 1 - 3 3 is present. This is used in the way that is based on the current to drive the laser diodes 3 1 - 3 3, a first limit value S s1 (t) is derived and a (first) actual signal S 1 (t) to be compared therewith from the measurement signal of the first photodetector 14 is derived. The first limit value S s1 (t), which can also be referred to as the first threshold value or the first setpoint value, and the actual signal S 1 (t), which can also be referred to as the actual value, become in the control module 6 continuously compared with each other, and when the actual signal S 1 (t) is smaller than the first threshold value S s1 (t), causes the control module 6 via the power source 4 a shutdown of the laser 1 , Such a decrease of the actual signal S 1 (t) shows namely that laser power in the optical fiber path 5 "get lost". This occurs, for example, when a melting begins at a splice connection V1, V2.

Diese Art der Regelung bzw. der Überwachung des Lasers 1 soll nachfolgend detailliert in Verbindung mit 3a3c beschrieben werden. Es wird angenommen, daß der Betriebsstrom I(t) zum Betreiben der Laserdioden 3 13 3 zeitlich konstant ist, wie in 3a dargestellt ist. This type of control or monitoring of the laser 1 should be discussed in detail below in connection with 3a - 3c to be discribed. It is assumed that the operating current I (t) for operating the laser diodes 3 1 - 3 3 is constant in time, as in 3a is shown.

Basierend auf diesem zeitlich konstanten Betriebsstrom I(t) bestimmt das Steuermodul 6 den ersten Grenzwert Ss1(t), wie es in 3b schematisch dargestellt ist. Based on this time constant operating current I (t), the control module determines 6 the first limit S s1 (t), as shown in 3b is shown schematically.

In 3c ist zusätzlich zu dem ersten Grenzwert Ss1(t) das vom Steuermodul 6 basierend auf dem Meßsignal des ersten Fotodetektors 14 ermittelte Istsignal S1(t) eingezeichnet. Da dieses Istsignal S1(t) stets oberhalb des ersten Grenzwertes Ss1(t) liegt, wird der Laser 1 nicht abgeschaltet. In 3c ist noch ein weiteres Istsignal S’1(t) eingezeichnet, von dem angenommen wird, daß es zum Zeitpunkt t1 bis auf den ersten Grenzwert Ss1 absinkt. Bei einem solchen Istsignal S’1(t) schaltet das Steuermodul 6 zum Zeitpunkt t1 die Stromquelle 4 ab, so daß die Laserdioden 3 13 3 nicht mehr mit Strom beaufschlagt werden. Dies führt zum Abschalten des Lasers 1. In 3c is in addition to the first threshold S s1 (t) that of the control module 6 based on the measurement signal of the first photodetector 14 determined actual signal S 1 (t) located. Since this actual signal S 1 (t) is always above the first limit value S s1 (t), the laser 1 not switched off. In 3c is still another actual signal S ' 1 (t) located, from the it is assumed that it decreases to the first limit value S s1 at time t1. In such an actual signal S ' 1 (t), the control module switches 6 at time t1, the power source 4 so that the laser diodes 3 1 - 3 3 are no longer energized. This leads to the shutdown of the laser 1 ,

In 4a4c ist der Fall gezeigt, bei dem der Betriebsstrom I bestimmungsgemäß zeitlich moduliert wird. Dies führt dann ebenfalls zu einem zeitlich modulierten ersten Grenzwert Ss1(t), wie in 4b gezeigt ist. Beim normalen Betrieb des Lasers 1 sollte dann auch das Istsignal S1(t) die gleiche zeitliche Modulation aufweisen, sofern der Laser 1 keinen Fehler aufweist, wie dies in 4c angedeutet ist. Ein zeitlich konstanter erster Grenzwert wäre für diesen Betrieb nicht sinnvoll, da die bestimmungsgemäße zeitliche Modulation des Istsignals S1(t) zu einem Unterschreiten des zeitlich konstanten ersten Grenzwertes führen würde, so daß in unerwünschter Weise der Laser 1 abgeschaltet werden würde. Um dies zu verhindern, müßte der Abstand des zeitlich konstanten ersten Grenzwertes vom zu erwartenden Istsignal so groß gewählt werden, daß damit nicht mehr sicher eine Zerstörung der Lichtleitfaserstrecke 5 verhindert oder zumindest schnell unterbunden werden kann. In 4a - 4c the case is shown in which the operating current I is time modulated as intended. This then likewise leads to a time-modulated first limit value S s1 (t), as in FIG 4b is shown. During normal operation of the laser 1 should then also the actual signal S 1 (t) have the same temporal modulation, if the laser 1 has no error, as in 4c is indicated. A temporally constant first limit value would not be meaningful for this operation, since the intended temporal modulation of the actual signal S 1 (t) would lead to a falling below the temporally constant first limit value, so that undesirably the laser 1 would be turned off. In order to prevent this, the distance between the temporally constant first limit value and the expected actual signal would have to be so large that it would no longer be safe to destroy the optical fiber link 5 prevented or at least prevented quickly.

Die von dem ersten Fotodetektor 14 detektierte Laserstrahlung wird bevorzugt in der Weise ausgekoppelt, daß sie nur einen kleinen Bruchteil des Lichtes von der über das Austrittsende 12 austretenden Laserstrahlung beträgt. Typischerweise liegt der Bruchteil im Bereich von wenigen Promille. Dies kann insbesondere durch Auskoppeln von Licht aus dem Mantel der entsprechenden Lichtleitfaser erzielt werden. Für eine solche Auskopplung können mikroskopisch kleine Störungen im Übergang vom Kern zum Mantel vorgesehen werden. Des weiteren können bekannte Methoden zum Erzeugen von Mantellicht eingesetzt werden. Beispielsweise kann ein kleiner Bereich des Fasermantels aufgerauht werden, wodurch das Mantellicht herausgestreut wird. Es ist auch möglich, auf die Mantelfläche ein Medium aufzubringen, das einen höheren Brechungsindex als der Mantel aufweist, so daß an der Grenzfläche zwischen dem Mantel und dem aufgebrachten Medium keine Totalreflexion stattfindet. The one from the first photodetector 14 detected laser radiation is preferably coupled out in such a way that it only a small fraction of the light from the over the exit end 12 emerging laser radiation amounts. Typically, the fraction is in the range of a few per thousand. This can be achieved in particular by decoupling light from the cladding of the corresponding optical fiber. For such decoupling, microscopic perturbations in the transition from the core to the cladding can be provided. Furthermore, known methods for generating cladding light can be used. For example, a small area of the fiber cladding can be roughened, whereby the cladding light is scattered out. It is also possible to apply to the lateral surface of a medium having a higher refractive index than the cladding, so that no total reflection takes place at the interface between the cladding and the applied medium.

Ferner kann auch das an den Spleißstellen V1, V2 entstehende Streulicht detektiert werden. Dies ist in 1 für die Spleißstelle V1 angedeutet, wobei das entsprechende Streulicht 17 mittels des zweiten Detektors 15 gemessen wird. Basierend auf dem Meßsignal des zweiten Detektors 15 ermittelt das Steuermodul 6 ein zweites zeitabhängiges Istsignal, das in gleicher Weise wie das erste Istsignal mit dem ersten Grenzwert laufend verglichen wird. Wenn das zweite Istsignal auf den ersten Grenzwert absinkt, schaltet das Steuermodul 6 den Laser 1 aus Sicherheitsgründen aus. Furthermore, the scattered light produced at the splices V1, V2 can also be detected. This is in 1 for the splice point V1 indicated, wherein the corresponding scattered light 17 by means of the second detector 15 is measured. Based on the measurement signal of the second detector 15 determines the control module 6 a second time-dependent actual signal, which is continuously compared in the same way as the first actual signal with the first limit value. When the second actual signal drops to the first limit value, the control module switches 6 the laser 1 for security reasons.

Um auch die Gefahr von in der falschen Richtung eingekoppelten Laserstrahlung in die Lichtleitfaserstrecke 5 zu minimieren, kann ein zweiter Grenzwert Ss2(t), der auch als zweiter Schwellwert oder zweiter Sollwert bezeichnet werden kann, bestimmt werden, der eine obere Grenze für den Istwert darstellt. Wenn diese obere Grenze durch den Istwert überschritten wird, führt das Steuermodul 6 wiederum ein Abschalten des Lasers 1 durch. Zur Messung der in falscher Richtung eingekoppelten Laserstrahlung kann wiederum Mantellicht gemessen werden, das entsteht, wenn von dem Werkstück W zurückreflektierte Laserstrahlung über das Austrittsende 12 in die Lichtleitfaserstrecke 5 wieder eingekoppelt wird. Da in diesem Fall in der Regel keine optimalen Einkoppelbedingungen hinsichtlich der numerischen Apertur der Faser und/oder hinsichtlich Spotgröße und Einfallswinkel in den Faserkern vorliegen, wird ein Überstrahlen stattfinden, das detektiert werden kann. To the risk of coupled in the wrong direction laser radiation in the Lichtleitfaserstrecke 5 to minimize, a second threshold S s2 (t), which may also be referred to as second threshold or second setpoint, may be determined, which is an upper limit to the actual value. If this upper limit is exceeded by the actual value, the control module will execute 6 turn off the laser 1 by. In order to measure the laser radiation injected in the wrong direction, it is again possible to measure jacket light which is produced when laser radiation reflected back from the workpiece W via the outlet end 12 in the optical fiber route 5 is coupled again. Since, in this case, there are generally no optimum coupling-in conditions with regard to the numerical aperture of the fiber and / or with regard to spot size and angle of incidence in the fiber core, overblasting will take place, which can be detected.

Diese Art des Sicherheitsabschaltens des Lasers 1 soll nachfolgend noch genauer beschrieben werden. This type of safety shutdown of the laser 1 will be described in more detail below.

In 5a ist in gleicher Weise wie in 3a der zeitliche Verlauf des Stroms für die Laserdioden 3 13 3 dargestellt, wobei hier von einem zeitlich konstanten Strom ausgegangen wird. In 5a is the same as in 3a the time course of the current for the laser diodes 3 1 - 3 3 , in which case a constant current is assumed.

Basierend auf diesem Strom ermittelt das Steuermodul 6 neben dem ersten Grenzwert Ss1(t) einen zweiten Grenzwert Ss2(t) als obere Grenze, die in 5b in gleicher Weise wie in 3b eingezeichnet sind. Based on this current, the control module determines 6 in addition to the first limit value S s1 (t), a second limit value S s2 (t) as the upper limit, which in 5b in the same way as in 3b are drawn.

Solange der Istwert S1(t) zwischen den beiden Grenzwerten Ss1 und Ss2 liegt, wird von einem bestimmungsgemäßen und ordnungsgemäßen Betrieb des Lasers 1 ausgegangen. Sollte jedoch der Istwert S’’1 über den zweiten Grenzwert Ss2 steigen, wie in 5c angedeutet ist, schaltet das Steuermodul 6 den Laser 1 durch Unterbinden der Stromzufuhr ab. Dies ist bei der Darstellung gemäß 5c zum Zeitpunkt t2 der Fall. As long as the actual value S 1 (t) lies between the two limit values S s1 and S s2, it is considered that the laser operates as intended and in accordance with its intended purpose 1 went out. However, should the actual value S '' 1 rise above the second threshold S s2 , as in 5c is indicated, the control module switches 6 the laser 1 by stopping the power supply. This is in the illustration according to 5c at time t2 the case.

In gleicher Weise findet ein Abschalten statt, falls der Istwert S’1 den ersten Grenzwert Ss1 erreicht. Dies ist gemäß der Darstellung von 5c zum Zeitpunkt t1 der Fall. In the same way, a shutdown takes place if the actual value S ' 1 reaches the first limit value S s1 . This is according to the representation of 5c at time t1 the case.

Durch die beiden Grenzwerte Ss1 und Ss2 wird somit ein Fenster für den Istwert S1 vorgegeben. Solange der Istwert in diesem Fenster liegt, wird von einem bestimmungsgemäßen Betrieb des Lasers 1 ausgegangen. Sollte der Istwert S1 dieses Fenster verlassen, wird der Laser 1 abgeschaltet. Thus, a window for the actual value S 1 is given by the two limit values S s1 and S s2 . As long as the actual value lies in this window, the operation of the laser is considered as intended 1 went out. If the actual value S 1 leaves this window, the laser becomes 1 off.

In 6a6c ist der Fall mit dem unteren und oberen Grenzwert Ss1 und Ss2 Fall für den eines zeitlich variierenden Betriebsstromes I dargestellt. Solange der entsprechende zeitlich variierende Istwert S1 innerhalb des durch die beiden Grenzwerte Ss1 und Ss2 vorgegebenen Fensters liegt, wird von einem bestimmungsgemäßen Betrieb ausgegangen und der Laser nicht abgeschaltet. Sollte der Istwert S1 die obere oder untere Grenze (also den ersten oder zweiten Grenzwert Ss1, Ss2) erreichen, findet die automatische Abschaltung statt. In 6a - 6c is the case with the lower and upper limit S s1 and S s2 case for the one time varying operating current I. shown. As long as the corresponding time-varying actual value S 1 is within the window specified by the two limit values S s1 and S s2 , it is assumed that the operation is as intended and the laser is not switched off. If the actual value S 1 reaches the upper or lower limit (ie the first or second limit value S s1 , S s2 ), the automatic shutdown takes place.

Natürlich ist es möglich, den Laser 1 so auszubilden, daß nur ein Vergleich der Istwertes S1 mit dem zweiten Grenzwert Ss2 durchgeführt wird. Of course it is possible the laser 1 form so that only a comparison of the actual value S 1 is performed with the second threshold S s2 .

In 7 ist schematisch die Signalgewinnung und -verarbeitung durch das Steuermodul 6 für den Fall mit dem unteren und oberen Grenzwert Ss1(t) und Ss2(t) dargestellt. In 7 is schematically the signal acquisition and processing by the control module 6 for the case with the lower and upper limit values S s1 (t) and S s2 (t).

Das Steuermodul 6 umfaßt einen Stromdetektor 25 sowie eine erste bis dritte elektronische Schaltung 26, 27 und 28. Der Stromdetektor 25 ermittelt anhand des den Laserdioden 3 13 3 zugeführten Betriebsstroms I(t) ein Sollbasissignal S0(t), das beispielsweise ein elektrisches Spannungssignal ist. Dieses Sollbasissignal S0(t) wird der ersten elektronischen Schaltung 26 zugeführt, die daraus den unteren und oberen Grenzwert Ss1(t) und Ss2(t) gemäß folgenden Formeln ermittelt Ss1(t) = S0(t) – ∆Slow Ss2(t) = S0(t) + ∆Shigh The control module 6 includes a current detector 25 and a first to third electronic circuit 26 . 27 and 28 , The current detector 25 determined by means of the laser diodes 3 1 - 3 3 supplied operating current I (t) a target base signal S 0 (t), which is for example an electrical voltage signal. This nominal base signal S 0 (t) becomes the first electronic circuit 26 supplied therefrom, which determines therefrom the lower and upper limit value S s1 (t) and S s2 (t) according to the following formulas S s1 (t) = S 0 (t) - ΔS low S s2 (t) = S 0 (t) + ΔS high

Die Werte für ∆Slow und ∆Shigh können gleich oder auch unterschiedlich sein. Die Werte sind geeignet bestimmt, um die gewünschte Schutzfunktion zu realisieren. Insbesondere können die Werte ∆Slow und ∆Shigh mit steigendem Pumpstrom der Laserdioden 3 13 3 kleiner gewählt werden. Dadurch kann die höhere Zerstörungsgefahr bei steigender Laserleistung berücksichtigt werden. Außerdem ist zu bedenken, daß die relativen Messungenauigkeiten knapp über der Laserschwelle besonders hoch sind. In diesem Betriebsbereich besteht deshalb in besonderem Maße die Gefahr, daß es zur fehlerhaften Laserabschaltung kommt, ohne daß ein Faserdefekt vorliegt. Dem kann dadurch begegnet werden, daß im unteren Leistungsbereich eine betragsmäßig größere prozentuale Abweichung ∆Slow/S0 und/oder ∆Shigh/S0 zugelassen wird. Es kann, muß aber nicht, sogar eine größere absolute Abweichung für ∆Slow und ∆Shigh im Bereich knapp über der Laserschwelle zugelassen werden im Vergleich zum Betrieb bei Nennleistung. The values for ΔS low and ΔS high may be the same or different. The values are suitably determined to realize the desired protective function. In particular, the values .DELTA.S low and .DELTA.S high can with increasing pumping current of the laser diodes 3 1 - 3 3 are chosen smaller. Thus, the higher risk of destruction with increasing laser power can be considered. It should also be remembered that the relative inaccuracies just above the lasing threshold are particularly high. In this operating range, therefore, there is a particular risk that it will lead to faulty laser shutdown, without a fiber defect is present. This can be countered by the fact that in the lower power range, a magnitude greater percentage deviation ΔS low / S 0 and / or ΔS high / S 0 is allowed. It may or may not even allow for a larger absolute deviation for ΔS low and ΔS high in the range just above the lasing threshold compared to operation at rated power.

Die zweite elektronische Schaltung 27 erzeugt basierend auf dem ihr zugeführten Meßsignal des ersten Fotodetektors 14 das erste Istsignal S1(t), das wiederum ein Spannungssignal sein kann. The second electronic circuit 27 generated based on the measurement signal supplied to the first photodetector 14 the first actual signal S 1 (t), which in turn may be a voltage signal.

Das erste Istsignal S1(t) sowie die beiden Grenzwerte Ss1(t) und Ss2(t) werden der dritten elektronischen Schaltung 28 zugeführt, die den beschriebenen Vergleich der Signale (z.B. gemäß 5c und 6c) durchführt und ein Ausgangssignal Sout ausgibt. The first actual signal S 1 (t) and the two limit values S s1 (t) and S s2 (t) become the third electronic circuit 28 supplied, the described comparison of the signals (eg according to 5c and 6c ) and outputs an output signal S out .

Die dritte elektronische Schaltung 28 kann beispielsweise als Fensterdiskriminator ausgebildet sein, der das erste Istsignal S1(t) mit den beiden Grenzwerten Ss1(t) und Ss2(t) vergleicht. Je nach Vergleichsresultat wird der Pegel des Ausgangssignals Sout erzeugt. Wenn der Istwert innerhalb der Grenzen liegt, kann der Pegel des Ausgangssignals Sout z.B. niedrig sein. Wenn das Istsignal nicht innerhalb der Grenzen liegt, kann der Pegel des Ausgangssignals Sout hoch sein, was dann ein Abschalten der Stromquelle bewirkt. Natürlich kann der Fensterdiskriminator 28 auch so ausgebildet sein, daß er das Signal Sout nur ausgibt, wenn das Istsignal S1(t) nicht innerhalb der Grenzen liegt. In diesem Fall ist die Stromquelle so ausgebildet, daß bei Anlegen des Signals Sout ein Abschalten bewirkt wird. The third electronic circuit 28 For example, it can be designed as a window discriminator which compares the first actual signal S 1 (t) with the two limit values S s1 (t) and S s2 (t). Depending on the comparison result, the level of the output signal S out is generated. If the actual value is within the limits, the level of the output signal S out may be low, for example. If the actual signal is not within the limits, the level of the output signal S out may be high, which then causes the current source to be turned off. Of course, the window discriminator 28 Also be designed so that it outputs the signal S out only when the actual signal S 1 (t) is not within the limits. In this case, the current source is designed so that a shutdown is effected upon application of the signal S out .

Die Reaktionszeit von der Detektion einer Schwellwertüber- bzw. unterschreitung bis zum Abschalten des Lasers 1 hängt im wesentlichen von der Geschwindigkeit der Fotodetektoren 14, 15 und der die Signale verarbeitende Elektronik und Software des Steuermoduls 6 ab. Da eine laserstrahlinduzierte Zerstörung auf thermischen Effekten beruht, sind Reaktionszeiten im Bereich von einigen Mikrosekunden anzustreben, insbesondere für den Fall einer präventiven Abschaltung vor Einsetzen einer Faserzerstörung. Die Notwendigkeit von Reaktionszeiten im Bereich von Mikrosekunden kann wie folgt stark vereinfacht abgeschätzt werden. Wenn z.B. der Faserkoppler 9 als kritische Stelle angesehen wird, könnte ein kleiner Bereich V1 von schätzungsweise 0,01mm3 Volumeninhalt aufgeschmolzen werden. Dazu muß eine Wärmeenergie Q = ρ·V·c·∆T eingebracht werden, bei einer Dichte des Quarzglases ρ = 2,2g/cm3, einer Wärmekapazität von c = 1 J/(gK) und einem Schmelzpunkt des Quarzglases von etwa 1660°C. Es ergibt sich somit eine Wärmeenergie Q von ungefähr 0,03 J = 0,03 Ws. Bei vollständiger Absorption der Laserstrahlung muß eine Laserleistung von P = 1kW ca. 30µs lang einwirken, um diese Wärmeenergie zu deponieren. Daher sollte die Reaktionszeit im Bereich von einigen Mikrosekunden liegen. The reaction time from the detection of a threshold overshoot or undershoot to the shutdown of the laser 1 depends essentially on the speed of the photodetectors 14 . 15 and the signal processing electronics and software of the control module 6 from. Since laser-induced destruction is based on thermal effects, reaction times in the range of a few microseconds should be aimed for, in particular in the event of a preventive shutdown before the onset of fiber destruction. The need for microsecond response times can be estimated as greatly simplified as follows. If, for example, the fiber coupler 9 As a critical point, a small area V1 of an estimated 0.01 mm 3 volume content could be melted. For this purpose, a heat energy Q = ρ · V · c · ΔT must be introduced, with a density of the quartz glass ρ = 2.2 g / cm 3 , a heat capacity of c = 1 J / (gK) and a melting point of the quartz glass of about 1660th ° C. This results in a heat energy Q of about 0.03 J = 0.03 Ws. With complete absorption of the laser radiation, a laser power of P = 1kW must act for about 30μs long to deposit this heat energy. Therefore, the reaction time should be in the range of a few microseconds.

Sollen bei dem erfindungsgemäßen Laser 1 vorrangig Folgeschäden nach einer Zerstörung einer faseroptischen Komponente der Lichtleitfaserstrecke 5 verhindert werden, kann die Reaktionszeit so lange gewählt werden, wie das Gehäuse oder andere Abschirmungen ein Austreten von Laserstrahlung in die Umgebung sicher verhindern. Diese Reaktionszeiten sind dann länger als die erwähnten einigen Mikrosekunden für den Fall der präventiven Abschaltung des Lasers 1. Should in the laser according to the invention 1 primarily consequential damage after destruction of a fiber optic component of the optical fiber link 5 can be prevented, the reaction time can be selected so long as the housing or other shields safely prevent leakage of laser radiation into the environment. These reaction times are then longer than those mentioned some Microseconds in the event of preventive shutdown of the laser 1 ,

In 8 ist schematisch die regelungstechnische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels gezeigt. Aus dem laufend überwachten Meßwert der Leistung P(t) und dem aus dem Laserstrom berechneten momentanen Sollbasiswert S0(t) wird die Regelabweichung R1(t) als Differenz gebildet. Daraus wird durch Multiplikation mit einem Koeffizienten P (Koeffizient für den Proportionalanteil) ein proportionaler Wert gebildet (durch Block 30 angedeutet). Weiterhin kann durch die Summenbildung über vorangegangene Regelabweichungswerte multipliziert mit einem Integralkoeffizienten mi ein integraler Wert gebildet werden (durch Block 31 angedeutet). Ferner kann durch die Differenzbildung zwischen beispielsweise zwei aufeinanderfolgenden Regelabweichungswerten multipliziert mit einem Koeffizienten md für den Differentialanteil ein differentieller Wert gebildet werden (durch Block 32 angedeutet). Diese drei Werte können zum Istwert S1(t) aufsummiert werden. Dieser laufend gebildete Istwert S1(t) wird laufend mit einem Fensterdiskriminator 28 daraufhin überwacht, ob er einen unteren Wert der Regelabweichung ∆Slow unterschreitet oder einen oberen zulässigen Wert der Regelabweichung ∆Shigh überschreitet, wobei diese beiden Grenzwerte aus dem Sollbasiswert S0(t) laufend neu berechnet werden (durch Blöcke 33 und 34 angedeutet). In 8th is shown schematically the control engineering view of another embodiment. From the continuously monitored measured value of the power P (t) and the instantaneous desired base value S 0 (t) calculated from the laser current, the control deviation R 1 (t) is formed as the difference. From this, a proportional value is formed by multiplication by a coefficient P (coefficient for the proportional component) (by block 30 indicated). Furthermore, an integral value can be formed by the summation over previous control deviation values multiplied by an integral coefficient m i (by block 31 indicated). Further, by taking the difference between, for example, two consecutive control deviation values multiplied by a coefficient m d for the differential component, a differential value can be formed (by block 32 indicated). These three values can be summed up to the actual value S 1 (t). This continuously formed actual value S 1 (t) is continuously updated with a window discriminator 28 then monitors whether it falls below a lower value of the control deviation .DELTA.S low or exceeds an upper permissible value of the control deviation .DELTA.S high , these two limit values from the target base value S 0 (t) are continuously recalculated (by blocks 33 and 34 indicated).

In diesem Ausführungsbeispiel erfolgt der Vergleich des Istsignals S1(t) mit den Grenzwerten derart, daß zunächst der Sollbasiswert S0(t) vom Meßwert P(t) subtrahiert wird, zu der Differenz in o.g. Weise Proportional-, Differential- und Integralanteile summiert werden und diese Summe (Istwert) S1(t) dann mit den zulässigen Regelabweichungen verglichen werden. Diese Regelabweichungen sind jeweils die Differenzen ∆Shigh bzw. ∆Slow aus dem oberen Grenzwert Ss1(t) und dem Sollbasiswert S0(t) bzw. dem Sollbasiswert S0(t) und dem unteren Gernzwert Ss2(t). Natürlich müssen nicht immer zu der Regelabweichung R1(t) Proportional-, Differential- und Integralanteil summiert werden. Es kann auch nur eine der Anteile oder es können zwei der Anteile zur Regelabweichung addiert werden. Dieses Verfahren der Durchführung des Vergleiches ist nicht nur in diesem speziellen Ausführungsbeispiel, sondern auch allgemein gleichwertig zu einem direkten Vergleich eines Istwertes, welcher auf Basis des Meßwertes ohne Abzug des Sollbasiswertes berechnet wird, mit den oberen und unteren Grenzwerten Shigh bzw. Slow. In this exemplary embodiment, the comparison of the actual signal S 1 (t) with the limit values takes place in such a way that first the nominal base value S 0 (t) is subtracted from the measured value P (t), adding to the difference in the above-mentioned manner proportional, differential and integral components and this sum (actual value) S 1 (t) are then compared with the permissible control deviations. These control deviations are respectively the differences ΔS high and ΔS low from the upper limit value S s1 (t) and the nominal base value S 0 (t) or the nominal base value S 0 (t) and the lower nominal value S s2 (t). Of course, it is not always necessary to add to the control deviation R 1 (t) the proportional, differential and integral components. It can also only one of the shares or it can be added to two of the shares to the control deviation. This method of performing the comparison is not only in this specific embodiment, but also generally equivalent to a direct comparison of an actual value, which is calculated on the basis of the measured value without deduction of the target base value, with the upper and lower limits S high and S low .

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • US 4883054 [0006] US 4883054 [0006]
  • DE 4010789 A1 [0006] DE 4010789 A1 [0006]
  • DE 4314031 A1 [0007] DE 4314031 A1 [0007]
  • US 4812641 [0008] US 4812641 [0008]
  • US 7146073 [0008, 0009] US 7146073 [0008, 0009]
  • US 5319195 [0010] US 5319195 [0010]

Claims (16)

Laser mit einer Laserquelle (2), die mit Strom betreibbar ist und in Abhängigkeit des zugeführten Stroms eine erste Laserstrahlung erzeugt, einer ein Eintritts- und ein Austrittsende (13, 12) aufweisenden Lichtleitfaserstrecke (5), in die die erste Laserstrahlung über das Eintrittsende (13) eingekoppelt wird und die in Abhängigkeit der eingekoppelten ersten Laserstrahlung eine zweite Laserstrahlung über das Austrittsende (12) abgibt, einer Meßeinheit (14, 15), die Laserstrahlung, die an einer zwischen dem Eintritts- und dem Austrittsende (13, 12) der Lichtleiterfaserstrecke (5) liegenden Stelle austritt, mißt und basierend darauf ein Meßsignal erzeugt, und einem Steuermodul (6), das basierend auf dem der Laserquelle (2) zugeführten Strom laufend einen ersten Grenzwert (Ss1(t)) und/oder einen zweiten Grenzwert (Ss2(t)) ermittelt, das basierend auf dem Meßsignal der Meßeinheit (14, 15) laufend ein Istsignal (S1(t)) ermittelt und das Istsignal (S1(t)) laufend mit dem ersten Grenzwert (Ss1(t), vergleicht und die Laserquelle (2) abschaltet, wenn das Istsignal (S1(t)) kleiner ist als der erste Grenzwert (Ss1(t)) und/oder das Istsignal (S1(t)) laufend mit dem zweiten Grenzwert (Ss2(t)) vergleicht und die Laserquelle (2) abschaltet, wenn das Istsignal (S1(t)) größer ist als der zweite Grenzwert (Ss2(t)). Laser with a laser source ( 2 ), which is operable with current and generates a first laser radiation in dependence of the supplied current, one of an inlet and an outlet end ( 13 . 12 ) having optical fiber link ( 5 ), into which the first laser radiation via the entrance end ( 13 ) is coupled in and the second laser radiation in dependence on the coupled-in first laser radiation via the outlet end ( 12 ), a measuring unit ( 14 . 15 ), the laser radiation, which at one between the entrance and the exit end ( 13 . 12 ) of the fiber optic fiber link ( 5 ), measures and generates a measurement signal based thereon, and a control module ( 6 ) based on the laser source ( 2 ) supplied current a first threshold (S s1 (t)) and / or a second threshold (S s2 (t)) determined based on the measurement signal of the measuring unit ( 14 . 15 ) an actual signal (S 1 (t)) is determined and the actual signal (S 1 (t)) is continuously compared with the first limit value (S s1 (t), and the laser source ( 2 ) turns off when the actual signal (S 1 (t)) is smaller than the first limit value (S s1 (t)) and / or the actual signal (S 1 (t)) continuously with the second limit value (S s2 (t)) compares and the laser source ( 2 ) turns off when the actual signal (S 1 (t)) is greater than the second threshold (S s2 (t)). Laser nach Anspruch 1, bei dem das Steuermodul (6) den ersten Grenzwert mit zunehmendem Pumpstrom erhöht. Laser according to Claim 1, in which the control module ( 6 ) increases the first limit as the pumping current increases. Laser nach Anspruch 2, bei dem das Steuermodul (6) den ersten Grenzwert (Ss1(t)) mit zunehmenden Pumpstrom so erhöht, daß die Erhöhung mit zunehmendem Pumpstrom zunimmt. Laser according to Claim 2, in which the control module ( 6 ) increases the first limit value (S s1 (t)) with increasing pumping current so that the increase increases with increasing pumping current. Laser nach einem der obigen Ansprüche, bei dem das Steuermodul (6) den zweiten Grenzwert (Ss2(t)) mit zunehmenden Pumpstrom erhöht. Laser according to one of the preceding claims, in which the control module ( 6 ) increases the second threshold (S s2 (t)) as the pumping current increases. Laser nach Anspruch 4, bei dem das Steuermodul den zweiten Grenzwert so erhöht, daß mit zunehmendem Pumpstrom die Erhöhung abnimmt. The laser of claim 4, wherein the control module increases the second threshold so that as the pumping current increases, the boost decreases. Laser nach einem der obigen Ansprüche, bei dem der der Laserquelle zugeführte Strom zeitlich variiert und das Istsignal (S1(t)) sowie der erste und/oder zweite Grenzwert (Ss1(t), Ss2(t)) in gleicher Weise zeitlich variieren. Laser according to one of the above claims, in which the current supplied to the laser source varies over time and the actual signal (S 1 (t)) and the first and / or second limit value (S s1 (t), S s2 (t)) in the same way vary in time. Laser nach einem der obigen Ansprüche, bei dem das Steuermodul (6) die Laserquelle (2) durch Abschalten der Stromzufuhr zur Laserquelle (2) abschaltet. Laser according to one of the preceding claims, in which the control module ( 6 ) the laser source ( 2 ) by switching off the power supply to the laser source ( 2 ) turns off. Laser nach einem der obigen Ansprüche, bei dem die Lichtleitfaserstrecke (5) zumindest eine Lichtleitfaser (7 1, 7 2, 7 3; 8 1, 8 2, 8 3; 10; 11) mit Kern (20) und Mantel (21) aufweist und die Meßeinheit (14, 15) die aus dem Mantel austretende Laserstrahlung mißt. Laser according to one of the preceding claims, in which the optical fiber path ( 5 ) at least one optical fiber ( 7 1 , 7 2 , 7 3 ; 8th 1 , 8th 2 , 8th 3 ; 10 ; 11 ) with core ( 20 ) and coat ( 21 ) and the measuring unit ( 14 . 15 ) Measures the emerging from the jacket laser radiation. Laser nach einem der obigen Ansprüche, bei dem die Lichtleitfaserstrecke (5) zumindest zwei miteinander verspleißte Lichtleitfasern (7 1, 7 2, 7 3; 8 1, 8 2, 8 3; 10; 11) aufweist und die Meßeinheit (14, 15) die an der Spleißstelle (V1, V2) austretende Laserstrahlung mißt. Laser according to one of the preceding claims, in which the optical fiber path ( 5 ) at least two optical fibers spliced together ( 7 1 , 7 2 , 7 3 ; 8th 1 , 8th 2 , 8th 3 ; 10 ; 11 ) and the measuring unit ( 14 . 15 ) measures the laser radiation emerging at the splice point (V1, V2). Laser nach einem der obigen Ansprüche, bei dem die Lichtleitfaserstrecke (5) mehrere Lichtleitfasern (7 1, 7 2, 7 3) aufweist, die mittels eines Faserkopplers (9) mit einer einzigen Lichtleitfaser (10) gekoppelt sind, und die Meßeinheit (14, 15) die aus dem Faserkoppler (9) austretende Laserstrahlung mißt. Laser according to one of the preceding claims, in which the optical fiber path ( 5 ) several optical fibers ( 7 1 , 7 2 , 7 3 ), which by means of a fiber coupler ( 9 ) with a single optical fiber ( 10 ), and the measuring unit ( 14 . 15 ) from the fiber coupler ( 9 ) Exiting laser radiation measures. Laser nach einem der obigen Ansprüche, bei dem die Lichtleitfaserstrecke (5) als passive Lichtleitfaserstrecke (5) ausgebildet ist. Laser according to one of the preceding claims, in which the optical fiber path ( 5 ) as a passive optical fiber link ( 5 ) is trained. Laser nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem die Lichtleitfaserstrecke (5) eine aktive Faser aufweist, die mit der Laserstrahlung der Laserquelle (2) gepumpt ist. Laser according to one of Claims 1 to 10, in which the optical fiber link ( 5 ) has an active fiber which is connected to the laser radiation of the laser source ( 2 ) is pumped. Laser nach einem der obigen Ansprüche, bei dem die Laserquelle (2) mindestens eine Laserdiode (3 1, 3 2, 3 3) aufweist. Laser according to one of the preceding claims, in which the laser source ( 2 ) at least one laser diode ( 3 1 , 3 2 , 3 3 ). Laser nach einem der obigen Ansprüche, der so ausgebildet ist, daß die mittlere Leistung im Dauerstrichbetrieb oder die Pulsspitzenleistung im Pulsbetrieb der über das Austrittsende (12) abgegebenen Laserstrahlung (18) mindestens 1kW beträgt. Laser according to one of the preceding claims, which is designed so that the average power in the continuous wave mode or the pulse peak power in the pulse mode of the over the output end ( 12 ) emitted laser radiation ( 18 ) is at least 1kW. Laser nach einem der obigen Ansprüche, der von der Laserquelle (2) oder dem Eintrittsende der Lichtleitfaserstrecke bis zum Austrittsende (12) der Lichtleitfaserstrecke (5) ohne Freistrahlzugang ausgebildet ist. Laser according to one of the preceding claims, derived from the laser source ( 2 ) or the entrance end of the optical fiber path to the exit end ( 12 ) of the optical fiber link ( 5 ) is formed without free beam access. Verfahren zum Betreiben eines Lasers, der eine Laserquelle, die mit Strom betreibbar ist und in Abhängigkeit des zugeführten Stroms eine erste Laserstrahlung erzeugt, und eine ein Eintritts- und ein Austrittsende aufweisende Lichtleitfaserstrecke aufweist, in die die erste Laserstrahlung über das Eintrittsende eingekoppelt und in Abhängigkeit der eingekoppelten ersten Laserstrahlung eine zweite Laserstrahlung über das Austrittsende ausgegeben wird, wobei der Laserquelle Strom zugeführt wird, so daß sie die erste Lasterstrahlung erzeugt, Laserstrahlung, die an einer zwischen dem Eintritts- und dem Austrittsende der Lichtleitfaserstrecke liegenden Stelle austritt, gemessen und basierend darauf ein Meßsignal erzeugt wird, basierend auf dem der Laserquelle zugeführten Strom laufend ein erster und/oder ein zweiter Grenzwert ermittelt wird, basierend auf dem Meßsignal laufend ein Istsignal ermittelt wird und das Istsignal laufend mit dem ersten Grenzwert verglichen und die Laserquelle abgeschaltet wird, wenn das Istsignal kleiner wird als der erste Grenzwert, und/oder das Istsignal laufend mit dem zweiten Grenzwert verglichen und die Laserquelle abgeschaltet wird, wenn das Istsignal größer wird als der zweite Grenzwert. A method of operating a laser having a laser source that is operable with current and generates a first laser radiation in response to the supplied current, and having an inlet and an outlet end having optical fiber link into which the first laser radiation coupled via the input end and in dependence the second laser radiation is output via the output end, the laser source is supplied with current, so that it generates the first load radiation, laser radiation, at a lying between the inlet and the outlet end of the optical fiber path outlet, measured and based on a measurement signal is generated based on the laser source current supplied continuously a first and / or a second limit is determined based on the measurement signal continuously an actual signal is determined and the actual signal continuously compared with the first limit and the Laser source is switched off when the actual signal is smaller than the first threshold, and / or the actual signal continuously compared with the second threshold and the laser source is turned off when the actual signal is greater than the second threshold.
DE102011089482A 2011-12-21 2011-12-21 Laser with monitored fiber optic path Withdrawn DE102011089482A1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102011089482A DE102011089482A1 (en) 2011-12-21 2011-12-21 Laser with monitored fiber optic path
PCT/EP2012/005263 WO2013091851A1 (en) 2011-12-21 2012-12-19 Laser having a monitored optical fiber section

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102011089482A DE102011089482A1 (en) 2011-12-21 2011-12-21 Laser with monitored fiber optic path

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102011089482A1 true DE102011089482A1 (en) 2013-06-27

Family

ID=47563332

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102011089482A Withdrawn DE102011089482A1 (en) 2011-12-21 2011-12-21 Laser with monitored fiber optic path

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102011089482A1 (en)
WO (1) WO2013091851A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102021111432A1 (en) 2021-05-04 2022-11-10 André LeGuin Method of controlling a fiber laser
DE102021120400A1 (en) 2021-08-05 2023-02-09 Trumpf Laser Gmbh Apparatus and method for laser power monitoring

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4812641A (en) 1987-02-03 1989-03-14 General Electric Company High power optical fiber failure detection system
US4883054A (en) 1987-12-09 1989-11-28 Fuller Research Corporation Optical fiber break detector
DE4010789A1 (en) 1989-04-13 1990-10-18 Gen Electric High energy laser power conductor failure optical detector
US5319195A (en) 1991-04-02 1994-06-07 Lumonics Ltd. Laser system method and apparatus for performing a material processing operation and for indicating the state of the operation
DE4314031A1 (en) 1993-04-29 1994-11-03 Fraunhofer Ges Forschung Monitoring and protection device for optical-fibre cables (fibre-optic cables)
US20060013532A1 (en) * 2004-07-19 2006-01-19 Xiaoke Wan Fiber delivery system with enhanced passive fiber protection and active monitoring
US20080075459A1 (en) * 2005-06-03 2008-03-27 Huawei Technologies Co., Ltd. Method and optical amplifier for laser safety protection and method for loading identification signal

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4475789A (en) * 1981-11-09 1984-10-09 Canadian Patents & Development Limited Optical fiber power tap
US5966206A (en) * 1996-10-10 1999-10-12 Tyco Submarine Systems Ltd. Interlocked high power fiber system using OTDR
US6305851B1 (en) * 2000-01-12 2001-10-23 Ciena Corporation Systems and methods for detecting imperfect connections in optical systems
DE10217029A1 (en) * 2002-04-11 2003-11-06 Fraunhofer Ges Forschung Protective device for a fiber line exposed to high power light
US7371019B2 (en) * 2004-12-13 2008-05-13 Nufern Method and apparatus for sensing light
GB2458304A (en) * 2008-03-13 2009-09-16 Gsi Group Ltd Process Monitoring
JP5672729B2 (en) * 2010-03-15 2015-02-18 富士通株式会社 Optical transmission device, laser module, laser module failure detection method, and laser module failure detection program
CN102844942B (en) * 2010-03-30 2015-06-10 株式会社藤仓 Light intensity monitoring circuit and fiber laser system

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4812641A (en) 1987-02-03 1989-03-14 General Electric Company High power optical fiber failure detection system
US4883054A (en) 1987-12-09 1989-11-28 Fuller Research Corporation Optical fiber break detector
DE4010789A1 (en) 1989-04-13 1990-10-18 Gen Electric High energy laser power conductor failure optical detector
US5319195A (en) 1991-04-02 1994-06-07 Lumonics Ltd. Laser system method and apparatus for performing a material processing operation and for indicating the state of the operation
DE4314031A1 (en) 1993-04-29 1994-11-03 Fraunhofer Ges Forschung Monitoring and protection device for optical-fibre cables (fibre-optic cables)
US20060013532A1 (en) * 2004-07-19 2006-01-19 Xiaoke Wan Fiber delivery system with enhanced passive fiber protection and active monitoring
US7146073B2 (en) 2004-07-19 2006-12-05 Quantronix Corporation Fiber delivery system with enhanced passive fiber protection and active monitoring
US20080075459A1 (en) * 2005-06-03 2008-03-27 Huawei Technologies Co., Ltd. Method and optical amplifier for laser safety protection and method for loading identification signal

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102021111432A1 (en) 2021-05-04 2022-11-10 André LeGuin Method of controlling a fiber laser
DE102021120400A1 (en) 2021-08-05 2023-02-09 Trumpf Laser Gmbh Apparatus and method for laser power monitoring

Also Published As

Publication number Publication date
WO2013091851A1 (en) 2013-06-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102017220254A1 (en) laser device
EP2176631B1 (en) Monitoring the temperature of an optical element
DE3143422C2 (en) Monitoring device for laser beam guiding device
DE4105647C2 (en) Device for laser machining a workpiece
EP0527151A1 (en) Laser-light transmission device.
EP1928339A1 (en) Apparatus for shaving a person's hair by means of laser radiation
EP0618649B1 (en) Fiber optic amplifier
DE102011089482A1 (en) Laser with monitored fiber optic path
WO1992019415A1 (en) Process and device for machining material using a laser
DE102012005492B4 (en) Passively Q-switched microchip laser with a pulse control
DE2647618A1 (en) Safety system for laser working of metals - where pilot laser and opto-electronic safety circuit switch main laser off when removed from workpiece
DE3340427C2 (en) Method for the safe operation of a device that contains a laser and a light-emitting interface that can be connected to a transmission medium, as well as a safety device for carrying out this method
DE60127891T2 (en) An optical communication system and method for protecting an optical path
EP0166854A1 (en) Process and arrangement for controlling the passage of light and an intolerable increase of attenuation for a light-conducting fibre cable
DE102011009996B4 (en) Fiber breakage monitoring for an optical fiber
EP0028669B1 (en) Method and device for stabilizing the light power carried by an optical fibre
DE102017002922B4 (en) A monitoring system for a processing system, processing system and method for monitoring a processing system
DE10144628B4 (en) Laser processing system and method for monitoring its operation
EP3345027B1 (en) Arrangement and method for stabilising an ac grid
WO2009086807A1 (en) Method and apparatus for coupling an optical waveguide to a light emitting or light guiding component
DE102009056058B4 (en) Device for generating excitation radiation for self-calibrating fiber optic Raman sensors, measuring device for detecting the temperature of a measurement object and Raman sensor arrangement
WO2022189339A1 (en) Device and method for detecting electromagnetic radiation
DE102004052150B4 (en) Method for monitoring an optical transmission path by means of an optical amplifier and optical amplifier for this purpose
DE102012016410B9 (en) confocal microscope
DE102021111432A1 (en) Method of controlling a fiber laser

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified
R012 Request for examination validly filed
R082 Change of representative

Representative=s name: WALDAUF, ALEXANDER, DIPL.-ING. DR.-ING., DE

R082 Change of representative

Representative=s name: WALDAUF, ALEXANDER, DIPL.-ING. DR.-ING., DE

R012 Request for examination validly filed

Effective date: 20140411

R016 Response to examination communication
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee