专利名称：保护激光器避免被意外入射到谐振器中的光损坏的方法
技术领域：
本发明涉及一直用于保护激光器以免被不期望地入射到谐振器中的光 损坏的方法，其方式是，测量一个参数，该参数是所入射光的光功率的量 度，响应该测量结果，将用于激光器的泵浦功率降低，以使得谐振器中的 光功率减小到对于激光器无损害的值上。
背景技术：
在尤其是用于胶版印刷的印版的成像或制造中，即在由印版坯制成结 构化的印版时，使用二极管激光器，尤其是处于一个二极管激光器棒上的 可单个控制的二极管激光器。虽然在印版曝光器中的潜在反射面被预防性 地涂黑或覆盖了吸收层，但在实践中例如在印版边缘附近成像时仍可能出 现不期望的光反射，例如当该装置工作期间增加印版的铝蚀刻及增大反射 率时，由此存在着危险，即激光不期望地反射回或达到成像的激光器中。
通常的方式是通过在一个激光器与可能反射的表面之间使用法拉第隔 离器来达到对反射或其它寄生的入射光的防护，其中法拉第隔离器仅允许 在离开激光器的方向上透射激光束而在相反的方向上强烈地削弱光。但正 是在印版成像方面具有大量并列使用的成像通道，除了立即出现的结构空 间的问题外还具有不可接受的高成本的结果并且由此至少出于经济原因而 不能在实践中应用。
替换对不期望的入射光的被动防护，例如在文献US 6,305,851 Bl中描 述了一种在光通信装置方面避免激光器受反射损坏的主动防护系统。对反 射回来的光进行测量。在此，测量光电二极管可借助光耦合器被置入光路 径中。当存在与光连接器的不良接触并使得过多的光反射回来时，关断激 光器。当在印版成像方面使用该技术原理时，加入附加的光耦合元件(射 束分配器)和测量光电二极管不利地带来结构空间的增大。
发明内容
本发明的任务在于，快速地检测不期望的光入射到激光器中、尤其印 版成像装置的激光器中，以保护激光器避免损坏。
根据本发明，提出一种用于保护激光器以免被不期望地入射到谐振器 中的光损坏的方法，其方式是，测量一个参数，该参数是入射光的光功率 的量度，响应该测量结果，减小用于该激光器的泵浦功率，以使得谐振器 中的光功率减小到一个对于该激光器无损害的值，其中测量在一谐振器 镜上出现的光功率。
根据本发明的方法用于保护尤其是印版的成像装置中的激光器以免由 于不期望地入射到谐振器中的光(尤其是反射回来的激光器光或者激光器 光本身)而损坏，在该方法中，测量一个参数，该参数是入射光的光功率 的量度。具体测量出现在一谐振器镜上的光功率。响应该测量结果，使用 于该激光器的泵浦功率减小，以使得谐振器中的光功率减小到一个对于该 激光器无损害的值，尤其低于通常的或符合规定的工作功率的值，或者使 得激光器被关断。换句话说，并非测量反射回来的光，而是探测或定量地 检测谐振器镜上的谐振器中光功率。换言之，测量谐振器中光功率的一部 分。被测量的光功率尤其为当前的光功率，即在采取避免激光器损坏的措 施之前的光功率。该测量可被称为腔内测量。该参数可以是入射光的光功 率的一个直接的或间接的量度。换句话说，该参数可以使得能够直接在测 量技术上检测入射光的光功率，或者可以用于间接地计算入射光的光功率。
根据本发明，对于对激光器的潜在损坏有直接重大关系的参数进行测 量。这种测量及其求值可很快地迸行。入射光仅是损坏危险的间接原因， 而在本发明方法中有利地直接对真正关系重大的物理参数、即激光器谐振 器中的光功率进行推断和处理，该参数具有直接的影响。因此可很快地对 损坏危险做出反应。在这方面也可实现用于实施本发明方法的紧凑结构。
该谐振器镜尤其可以是与输出耦合的谐振器镜(激光器的出射刻面)、 尤其是谐振器的后刻面(具有两个谐振器镜)不同的谐振器镜。用于测量 的谐振器镜也可以是进行输出耦合的。此外可借助一个位于谐振器镜后面、 尤其是谐振器外部的光敏探测器、尤其光电二极管来测量出现的光功率。
该激光器优选是一个单模激光器(singel-mode laser或single-mode emmiter)。换句话说，优选仅一个激光器模工作。该工作方式基于其射线特性对于印版成像特别有利。同时这种激光器对于不期望地入射的光反应 特别敏感，由此根据本发明的防损坏保护是符合目的的。
在用于保护激光器以免损坏的本发明方法的一个特别有利的实施方式 中，同时借助一个泵浦参数调节器和一个光功率调节器来调节激光器的泵 浦功率。在此，光功率调节器的(上)光功率极限上的激光器光功率可以 大于泵浦参数调节器的(上)泵浦参数极限上的激光器光功率。在此特别 有利的是， 一个调节器用于激光器工作，另一调节器用于保护激光器。
优选在这样的激光器上使用该方法这些激光器的泵浦功率源是可直 接调制的。该激光器可以是一个单个二极管激光器，处于一个二极管激光
器棒上的一个二极管激光器， 一个具有内部谐振器的VCSEL， 一个具有外 部谐振器的VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser,表面发射激光 器)， 一个光纤维激光器或一个固体激光器。纤维激光器或固体激光器尤
其可以是二极管泵浦的。
尤其与印版成像相关，特别优选在根据本发明的方法中，该激光器是
一个二极管激光器棒上的可单个控制的二极管激光器。
还要强调，在本发明方法中，谐振器镜可以是该激光器的一个谐振器 镜(优选)或另一激光器的一个谐振器镜。尤其对于在处于一二极管激光 器棒上的二极管激光器实施该方法的实施方式，在一个二极管激光器上的 测量可以代替用于该二极管激光器或除该二极管激光器之外还被用作用于 减小其它承受损坏危险的二极管激光器中的光功率的依据，因为这些二极 管激光器紧凑地位于该棒上。另一激光器中的光功率的减小也可以在一个 比测量晚些的时刻进行。在印版成像方面的一个具体实施方式
中，位于二 极管激光器棒边缘上的二极管激光器可被用作传感器通道该二极管激光 器以小电流工作。借助它的光电二极管信号确定接收滚筒上印版边缘的位 置并由该位置来计算其它二极管激光器能安全地接通的时刻。
在根据本发明的用于保护激光器以免损坏的方法中，为了确定是否需 要做出响应，可以将被测参数的值或一个由该值通过处理推断出的值与一 个下限值和/或一个上限值相比较，当在比较中所考察的值低于下限值和/ 或高于上限值时，减小泵浦功率。
如开始部分所述，优选的是，对于作为印版成像装置的一部分的激光 器，本发明方法在印版成像期间进行。该成像装置尤其可设计成用于胶印印版。该印版可以是平印版。印版的成像也可被称为印版制造。这类成像
装置的特定特征在出版的文献DE 10 2005 042 680 Al及WO 2002/45007 Al
中公开。这两个文献的内容通过引用被明确地纳入本说明书的公开内容中。 一旦一个或多个激光器像点不再落到印版的(吸收)印刷面上，而是落到 一个反射面上，例如接收该印版的滚筒的表面上，则本发明方法使得能够 以有利的方式关闭成像通道。适合于印版、尤其是胶印印版成像的激光器 可达到大于100Mw、优选大于150mW的输出功率。
在下面参照附图的说明中来描述本发明的其它优点和有利的实施方式
以及进一步的构型。附图具体表示
图1 适于实施本发明方法的一个成像装置的实施方式的示意图，该 成像装置具有用于印版成像的、处于二极管激光器棒上的二极管激光器，
图2 具有和不具有不期望地入射的反射光的谐振器中的光功率的曲
线图，
图3 解释用于调节二极管激光器的单调节回路的作用的示意图， 图4解释用于调节二极管激光器的双调节回路的作用的示意图，及 图5 解释用于调节二极管激光器的该双调节回路的作用的示意图， 其中光功率极限被置为大于电流功率极限(泵浦功率极限)。
具体实施例方式
图1中示意地示出一适于实施本发明方法的成像装置10的实施方式， 该成像装置具有用于印版成像的、处于一个二极管激光器棒12上的二极管 激光器14。这些二极管激光器14可单个地控制，每个二极管激光器14是 一个成像通道的可调制强度的光源。图像点分立地或无重叠地处于待成像 的印版上。二极管激光器14具有一个前刻面(facette) 16和一个后刻面18。 从前刻面16射出发射光20，它借助成像光具22成像到印版上。图l中示 出一个反射表面24，它使得反射光26到达从表面24到二极管激光器14 的前刻面16的光路中并接着到达二极管激光器14的谐振器中。由该反射 表面到激光器中的反射光26在谐振器中被放大。由二极管激光器14的后 刻面18出射的光28在光电二极管30上被定量地测量。光电二极管30与二极管激光器14的调节单元32最好以ASIC(Application-Specific Integrated Circuit,专用集成电路)的形式实现。调节单元32控制二极管激光器14， 确切地说，借助该调节单元32能够改变二极管激光器14的泵浦电流。根 据本发明，借助光电二极管来测量谐振器中出现高的光功率，因为此时出 射光28的强度上升。调节单元32则响应所断定的高强度使二极管激光器 14的泵浦电流减小，以便使谐振器中的光功率下降。换句话说，当超过一 个最大二极管激光器信号时，调节单元、尤其是ASIC将二极管激光器电流 调节到一个值，在该值，二极管激光器不再会被损坏。在一个优选实施方 式中，图1中所示的结构紧凑地或集成地实现。
图2用图表描述，针对印版成像装置10中的处于二极管激光器棒12 上的二极管激光器14的一个优选实施方式，在有和没有不期望地入射的反 射光的情况下，谐振器中的光功率36相对于谐振器中的位置34的函数。 根据本发明，利用了该事实在二极管激光器14的后刻面18上出射的光 功率对反射表面24的反射非常敏感。
基于二极管激光器14的谐振器的构型，前刻面16上和后刻面18上的 光功率存在一定关系。在通常情况下，当出现反射时，后刻面18上的名义 值可增高3至4倍(后刻面的位置38)。与此相反，前刻面16上的名义值 可以基本保持不变(前刻面的位置40)。图2以曲线图表示出无反射时的 光功率变化曲线42和有反射时的光功率变化曲线44。两个曲线均从后刻面 的位置38到前刻面的位置40单调上升。调节单元32借助光电二极管30 测量名义值偏差并且在超过所确定的极限时关断二极管激光器14。
图3示意地表示用于调节二极管激光器14的单调节回路的功能。沿激 光器电流-光功率轴线46记录了泵浦参数调节器48和光功率调节器50的 值，在这里对于成像装置10的二极管激光器14的情况，该泵浦参数调节 器为电流调节器。首先存在两个工作点52，它们相应于状态"二极管激光 器关"和"二极管激光器开"。为了二极管激光器14工作，电流调节器的 给定值在"激光器电流关"的水平54与成像电流56之间来回变换(转换 58)。在该也被称为开环的简单构型中，光功率调节器不工作。光电二极 管电流可被用来读出内部的ADC。
图4是一个用于说明用于调节二极管激光器14的双调节回路的功能的 示意图。该构型可被称为闭环。在该图中也沿激光器电流-光功率轴线46记录了泵浦参数调节器48 (这里为电流调节器)和光功率调节器50的值， 并且示出两个工作点52。现在电流调节器的给定值的转换58在"激光器电 流关"的水平54与过电流60之间进行，该过电流大于上工作点52。而光 功率调节器50被调节得离开上工作点52，成像光功率64。在此情况下， 总是那个要为二极管激光器14激励较小电流的调节器获得对于泵浦电流的 控制。
图5表示用于说明用于调节二极管激光器的该双调节回路的功能的示 意图，其中光功率极限被置为高于电流功率极限(泵浦功率极限)。该构 型也可被称为保护模式，用于避免由于激光反射而损坏。沿着在图3和4 中已示出的激光器电流-光功率轴线46这些值重新记录两个工作点52。电 流调节器(泵浦参数调节器48)的给定值的转换58在"激光器电流关"的 水平54与过电流60之间进行，在该例中该过电流位于上工作点52上。成 像光功率64被置为高于过电流60。由此来调节一个固定地记住的电流。在 出现反射的情况下，光功率调节器50调节最大光功率，其方式是减小激光 器电流。
参考标记
10成像装置38后刻面的位置
12二极管激光器棒40出射刻面的位置
14二极管激光器42无反射时的变化曲线
16前刻面44有反射时的变化曲线
18后刻面35 46激光器电流-光功率轴线
20发射光48泵浦参数调节器
22成像光具50光功率调节器
24反射表面52工作点
26反射光54激光器电流关
28射出的光40 56成像电流
30光电二极管58转换
32调节单元60过电流
34谐振器中的位置62成像光功率
36光功率64最大光功率
权利要求
1. 用于保护激光器以免被不期望地入射到谐振器中的光损坏的方法， 其方式是，测量一个参数，该参数是入射光的光功率的量度，响应该测量 结果，减小用于该激光器的泵浦功率，以使得谐振器中的光功率减小到一 个对于该激光器无损害的值，其特征在于测量在一谐振器镜上出现的光 功率。
2. 根据权利要求1的用于保护激光器以免损坏的方法，其特征在于 该谐振器镜与输出耦合的谐振器镜不同和/或是谐振器的后刻面(18)。
3. 根据权利要求1或2的用于保护激光器以免损坏的方法，其特征在 于借助一个位于该谐振器镜后面的光敏探测器测量所出现的光功率。
4. 根据权利要求3的用于保护激光器以免损坏的方法，其特征在于 所述光敏探测器是一个光电二极管(30)。
5. 根据以上权利要求之一的用于保护激光器以免损坏的方法，其特征在于激光器的仅一个模工作(单模激光器)。
6. 根据以上权利要求之一的用于保护激光器以免损坏的方法，其特征在于同时借助一个泵浦参数调节器(48)及一个光功率调节器(50)来调节激光器的泵浦功率。
7. 根据权利要求6的用于保护激光器以免损坏的方法，其特征在于光功率调节器(50)的光功率极限上的激光器光功率大于泵浦参数调节器 (48)的泵浦参数极限上的激光器光功率。
8. 根据以上权利要求之一的用于保护激光器以免损坏的方法，其特征在于泵浦功率源是可直接调制的。
9. 根据以上权利要求之一的用于保护激光器以免损坏的方法，其特征在于该激光器是一个单个的二极管激光器， 一个二极管激光器棒(12)上的一个二极管激光器(14)， 一个VCSEL， 一个纤维激光器或一个固体 激光器。
10. 根据以上权利要求之一的用于保护激光器以免损坏的方法，其特 征在于该激光器是一个二极管激光器棒(12)上的一个可单个控制的二 极管激光器(14)。
11. 根据以上权利要求之一的用于保护激光器以免损坏的方法，其特 征在于该谐振器镜是该激光器的一个谐振器镜或另一激光器的一个谐振器镜。
12. 根据以上权利要求之一的用于保护激光器以免损坏的方法，其特征在于为了确定是否需要做出响应，将被测参数的值或一个由该值通过处理推断出的值与一个下限值和/或一个上限值相比较，当在比较中所考察 的值低于下限值和/或高于上限值时，减小泵浦功率。
13. 根据以上权利要求之一的用于保护激光器以免损坏的方法，其特征在于该方法对于作为印版成像装置(10)的一部分的激光器在印版成 像期间进行。
全文摘要
本发明涉及一种用于保护激光器以免被不期望地入射到谐振器中的光损坏的方法。测量一个参数，该参数是入射光的光功率的量度。具体测量在一个谐振器镜上出现的光功率。响应该测量结果，减小用于该激光器的泵浦功率，使得谐振器中的光功率减小到一个对于该激光器无损害的值。
文档编号H01S5/062GK101312286SQ20081010786
公开日2008年11月26日 申请日期2008年5月26日 优先权日2007年5月25日
发明者C·赛贝特 申请人:海德堡印刷机械股份公司