JP2018006531A - Laser device and laser igniter - Google Patents

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JP2018006531A JP2016130571A JP2016130571A JP2018006531A JP 2018006531 A JP2018006531 A JP 2018006531A JP 2016130571 A JP2016130571 A JP 2016130571A JP 2016130571 A JP2016130571 A JP 2016130571A JP 2018006531 A JP2018006531 A JP 2018006531A
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Nobuyuki Arai
伸幸 新井
圭介 池田
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圭介 池田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a laser device that restricts spread of a luminous flux from highly densely accumulated light emission points and that can be reduced in device side, in a configuration using high output laser array.SOLUTION: A laser device comprises: a light source 1 in which a plurality of light emission points are two-dimensionally aligned; a plurality of coupling lenses 7 corresponding to the plurality of light emission points 32 of the light source 1; and a condensing optical system 8 that condenses luminous fluxes emitted from the light source 1 and passed through the coupling lenses 7. The laser device has: an area where the intervals of the arrangement of the plurality of light emission points 32 and the intervals of the optical axes of the plurality of coupling lenses 7 coincide and the optical axis of each coupling lens 7 passes through the center of the corresponding light emission point 32; and an area where the intervals of the arrangement of the plurality of light emission points 32 and the intervals of the optical axes of the plurality of coupling lenses 7 do not coincide and the optical axis of each coupling lens 7 does not pass through the center of the corresponding light emission point 32.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、レーザー装置およびレーザー点火装置に関する。   The present invention relates to a laser device and a laser ignition device.

レーザー装置として、高出力なレーザーを使用したデバイス(例えば、レーザー加工機など)が広く知られており、高出力なレーザー光源を得るために、単体のレーザーではなく、複数のレーザーを合成して使う技術が既に知られている(例えば、特許文献1参照)。   Devices that use high-power lasers (for example, laser processing machines) are widely known as laser devices. To obtain a high-power laser light source, multiple lasers are synthesized instead of a single laser. The technique to be used is already known (for example, refer to Patent Document 1).

また、レーザー光源としては、端面発光レーザーよりも集積化が容易であり、複数の発光点が配置された光源を構成し易い面発光型半導体レーザー光源が知られており、これを用いた高出力レーザーデバイスが提案されている(例えば、特許文献2参照)。   Also, as a laser light source, a surface emitting semiconductor laser light source that is easier to integrate than an edge emitting laser and easily configures a light source in which a plurality of light emitting points are arranged is known. A laser device has been proposed (see, for example, Patent Document 2).

特許文献2には、調整の簡略化を目的として、光源として面発光レーザー光源を用い、これに対応したマイクロレンズアレイが一体に形成される構成が開示されている。具体的には、面発光型光源として共振器を半導体基板と垂直に作り込んだ垂直共振器面発光レーザー(Vertical Cavity Surface Emitting LASER:VCSEL)が形成されたVCSELアレイ基板と、VCSELアレイ基板の発光面側に一体に形成され、レーザー光を平行化するための凸型のマイクロレンズが形成されたレンズアレイ基板とを備える構成である。   For the purpose of simplifying adjustment, Patent Document 2 discloses a configuration in which a surface emitting laser light source is used as a light source and a microlens array corresponding to the surface emitting laser light source is integrally formed. Specifically, a VCSEL array substrate on which a vertical cavity surface emitting laser (VCSEL) in which a resonator is formed perpendicularly to a semiconductor substrate as a surface-emitting light source is formed, and light emission of the VCSEL array substrate And a lens array substrate that is integrally formed on the surface side and on which convex microlenses for collimating laser light are formed.

このようにVCSELからの発光をマイクロレンズアレイを用いてコリメートし、レンズによって集光する構成が知られており、この構成において、一般的にマイクロレンズアレイの光軸とVCSEL発光領域(発光点)の中心は、それぞれ一致するように配列される。   A configuration is known in which light emitted from a VCSEL is collimated using a microlens array and collected by a lens. In this configuration, the optical axis of the microlens array and a VCSEL light emitting region (light emitting point) are generally used. The centers of are arranged so as to coincide with each other.

しかしながら、VCSELを用いたレーザーモジュールでは、発光点を高い密度で集積させると、マイクロレンズアレイ焦点距離が短くなり、光学系の倍率が上がってしまう。また、VCSELはマイクロレンズに対して広がりをもって入射するため、マイクロレンズとの距離に応じて拡大した光線に応じたサイズのレンズが必要となる。
さらに、VCSELからの光束は、拡大した発光領域の大きさと光学系倍率に応じてマイクロレンズアレイでコリメートした後も必ず発散光束になってしまうため、マイクロレンズアレイと集光レンズの距離が離れる分、レンズの必要有効径が大きくなってしまい、装置の大型化を招いてしまう。
However, in a laser module using a VCSEL, if the light emitting points are integrated at a high density, the focal length of the microlens array is shortened and the magnification of the optical system is increased. Further, since the VCSEL is incident on the microlens with a spread, a lens having a size corresponding to the light beam enlarged according to the distance from the microlens is required.
Further, the light beam from the VCSEL always becomes a divergent light beam even after collimating with the microlens array in accordance with the size of the enlarged light emitting region and the optical system magnification. Therefore, the distance between the microlens array and the condenser lens is increased. The required effective diameter of the lens becomes large, leading to an increase in the size of the apparatus.

そこで本発明は、高出力のレーザーアレイを用いた構成において、高密度に集積させた発光点からの光束の広がりを抑制し、装置サイズの小型化を実現可能なレーザー装置を提供することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a laser device capable of reducing the size of the device by suppressing the spread of the light flux from the light emitting points integrated at high density in a configuration using a high-power laser array. And

かかる目的を達成するため、本発明に係るレーザー装置は、複数の発光点が2次元的に配列された光源と、前記光源の複数の発光点に対応する複数のカップリングレンズと、前記光源から出射されて前記カップリングレンズを経た光束を集光する集光光学系と、を備え、複数の前記発光点の配置間隔と複数の前記カップリングレンズの光軸の間隔が一致し、前記カップリングレンズの光軸が前記発光点の中心を通る領域と、複数の前記発光点の配置間隔と複数の前記カップリングレンズの光軸の間隔が一致せず、前記カップリングレンズの光軸が前記発光点の中心を通らない領域と、を有することを特徴とするレーザー装置である。   In order to achieve such an object, a laser apparatus according to the present invention includes a light source in which a plurality of light emitting points are two-dimensionally arranged, a plurality of coupling lenses corresponding to the plurality of light emitting points of the light source, and the light source. A condensing optical system that collects the emitted light beam that has passed through the coupling lens, the arrangement intervals of the plurality of light emitting points and the optical axis intervals of the plurality of coupling lenses match, and the coupling The region where the optical axis of the lens passes through the center of the light emitting point, the arrangement interval of the plurality of light emitting points, and the interval of the optical axes of the plurality of coupling lenses do not match, and the optical axis of the coupling lens is the light emission And a region that does not pass through the center of the point.

本発明によれば、高出力のレーザーアレイを用いた構成において、高密度に集積させた発光点からの光束の広がりを抑制し、装置サイズの小型化を実現可能なレーザー装置を提供することができる。   According to the present invention, in a configuration using a high-power laser array, it is possible to provide a laser device capable of reducing the size of the device by suppressing the spread of a light beam from light emitting points integrated at high density. it can.

VCSELアレイ光源の一例を示す正面図である。It is a front view which shows an example of a VCSEL array light source. 発光点の配列を模式的に示した図である。It is the figure which showed typically the arrangement | sequence of a luminescent point. VCSELアレイ光源からの光束が対応するカップリングレンズに入射する様子を示した光路図である。It is the optical path figure which showed a mode that the light beam from a VCSEL array light source injects into a corresponding coupling lens. 従来のVCSEL全系における光線図を示した図である。It is the figure which showed the light ray figure in the conventional VCSEL whole system. 本実施形態のVCSEL全系における光線図を示した図である。It is the figure which showed the light ray figure in the VCSEL whole system of this embodiment. VCSEL基板とカップリングレンズを取り付けた状態のYZ断面図である。It is YZ sectional drawing of the state which attached the VCSEL board | substrate and the coupling lens. VCSEL基板とカップリングレンズを取り付けた状態のXY断面図である。It is XY sectional drawing of the state which attached the VCSEL board | substrate and the coupling lens. VCSELアレイ光源から出射した光束が、光ファイバに入射する様子を示す光学配置図である。It is an optical arrangement | positioning figure which shows a mode that the light beam radiate | emitted from the VCSEL array light source injects into an optical fiber. 光ファイバの断面を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the cross section of an optical fiber. 本発明に係るレーザー装置の一例を示す斜視図(A)及び断面図(B)である。It is the perspective view (A) and sectional drawing (B) which show an example of the laser apparatus based on this invention. 本発明に係るレーザー点火装置の構成を模式的に示す断面構成図である。It is a section lineblock diagram showing typically the composition of the laser ignition device concerning the present invention. 発光点の配置間隔とカップリングレンズの光軸の間隔との関係を説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining the relationship between the arrangement | positioning space | interval of a light emission point, and the space | interval of the optical axis of a coupling lens.

以下、本発明に係るレーザー装置およびレーザー点火装置について、図面を参照して説明する。なお、本発明は以下に示す実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、修正、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。   Hereinafter, a laser device and a laser ignition device according to the present invention will be described with reference to the drawings. The present invention is not limited to the embodiments described below, and other embodiments, additions, modifications, deletions, and the like can be changed within a range that can be conceived by those skilled in the art, and any aspect is possible. As long as the functions and effects of the present invention are exhibited, the scope of the present invention is included.

〔レーザー装置〕
本発明に係るレーザー装置の斜視図を図10(A)に、断面図を図10(B)に示す。
本発明のレーザー装置は、複数の発光点が2次元的に配列された光源1と、光源1の複数の発光点に対応する複数のカップリングレンズ7と、光源1から出射されてカップリングレンズ7を経た光束を集光する集光光学系としての集光レンズ8と、を備える。
さらに、集光光学系によって集光される光が入射する光ファイバ9を備える。
[Laser device]
A perspective view of the laser device according to the present invention is shown in FIG. 10A, and a cross-sectional view thereof is shown in FIG.
The laser device of the present invention includes a light source 1 in which a plurality of light emitting points are two-dimensionally arranged, a plurality of coupling lenses 7 corresponding to the plurality of light emitting points of the light source 1, and a coupling lens emitted from the light source 1. And a condensing lens 8 as a condensing optical system that condenses the light beam that has passed through 7.
Furthermore, the optical fiber 9 in which the light condensed by the condensing optical system injects is provided.

以下、本実施形態のレーザー装置において、面発光型半導体レーザー(VCSEL)による発光点が多数集積された基板により構成される面発光型半導体レーザー光源(以下、「VCSELアレイ光源」という)を適用した例について説明する。
なお、光源1としては、VCSELが複数配列されたものに限定されず、例えば、端面発光レーザー(EEL)が複数配列されたものであってもよい。ただし、面発光型半導体レーザー(VCSEL)は、端面発光レーザー(EEL)よりも集積化が容易であり、複数の発光点が配置された光源が構成しやすい。
また、カップリングレンズ7としては、レンズアレイを用いてもよい。
Hereinafter, in the laser apparatus of the present embodiment, a surface emitting semiconductor laser light source (hereinafter referred to as “VCSEL array light source”) configured by a substrate on which a large number of light emitting points by a surface emitting semiconductor laser (VCSEL) are integrated is applied. An example will be described.
The light source 1 is not limited to one in which a plurality of VCSELs are arranged. For example, a plurality of edge emitting lasers (EEL) may be arranged. However, the surface emitting semiconductor laser (VCSEL) is easier to integrate than the edge emitting laser (EEL), and it is easy to configure a light source in which a plurality of light emitting points are arranged.
Further, a lens array may be used as the coupling lens 7.

図10(B)に示すように、光源(VCSELアレイ光源)1から射出されたレーザーは、カップリングレンズ7を経て集光レンズ8に入射し、集光された光束は光ファイバ9に入射する。そして、光ファイバ9の接続先である外部のレーザー使用機器(例えば、レーザー加工機、レーザーを利用したエンジン用の点火プラグなど)へ輸送され、利用される。集光レンズ8上に光ファイバ9を設ける構成とすることで、取り回しが容易となる。   As shown in FIG. 10B, the laser emitted from the light source (VCSEL array light source) 1 enters the condenser lens 8 through the coupling lens 7, and the condensed light flux enters the optical fiber 9. . Then, it is transported to an external laser-using device (for example, a laser processing machine, a spark plug for an engine using a laser, or the like) to which the optical fiber 9 is connected. By adopting a configuration in which the optical fiber 9 is provided on the condenser lens 8, handling becomes easy.

VCSELアレイ光源1は、マウント2を介して台座として銅等の熱伝導性の高い材料で形成された熱拡散板5の一方の面上に取着されており、熱拡散板5の他方の面には、ヒートシンク11が取り付けられている。これら熱拡散板5およびヒートシンク11は、発熱するVCSELアレイ光源1を放熱し冷却するために設けられている。
VCSEL電極3と熱拡散板5の間には絶縁板4が配置されている。
The VCSEL array light source 1 is mounted on one surface of a heat diffusion plate 5 formed of a material having high thermal conductivity such as copper as a pedestal via a mount 2, and the other surface of the heat diffusion plate 5. Is attached with a heat sink 11. The heat diffusing plate 5 and the heat sink 11 are provided to dissipate and cool the VCSEL array light source 1 that generates heat.
An insulating plate 4 is disposed between the VCSEL electrode 3 and the heat diffusion plate 5.

VCSELアレイ光源1は、高密度のレーザー発光に伴って高い発熱を生じるので、能動的な冷却手段が必要となる。そのためVCSELアレイ光源1の発熱は、熱拡散板5を通してペルチェ素子10の吸熱面によって冷却される。そしてペルチェ素子10の放熱面に配置されたヒートシンク11によって、VCSELアレイ光源1およびペルチェ素子10によって発生した発熱量が大気中に放熱される。このときヒートシンク11による放熱は自然対流によって行っても良いし、送風ファンなどを用いた強制対流を用いてより強い冷却を行っても良い。また、外気が十分に低温の場合など、ペルチェ素子10が必要ない場合は、直接ヒートシンク11で熱拡散板5を冷却しても良い。   Since the VCSEL array light source 1 generates high heat with high-density laser emission, an active cooling means is required. Therefore, the heat generated by the VCSEL array light source 1 is cooled by the heat absorbing surface of the Peltier element 10 through the heat diffusion plate 5. The heat generated by the VCSEL array light source 1 and the Peltier element 10 is radiated to the atmosphere by the heat sink 11 disposed on the heat dissipation surface of the Peltier element 10. At this time, heat radiation by the heat sink 11 may be performed by natural convection, or stronger cooling may be performed by using forced convection using a blower fan or the like. Further, when the Peltier element 10 is not necessary, such as when the outside air is sufficiently low, the heat diffusing plate 5 may be directly cooled by the heat sink 11.

ハウジング12は、熱拡散板5上のVCSELアレイ光源1からカップリングレンズ7および集光レンズ8を介して光ファイバ9に至る光学系を覆って設けられる。集光レンズ8は、ハウジング12に取り着けられ、ハウジング12内のカップリングレンズ7から、光ファイバ9の端面に至る光路に配置される。ハウジング12への光ファイバ9の接続部には保持部材13が設けられ、接続部を密封し且つ光ファイバ9を保持している。また、VCSELアレイ光源1に対して外部との間で電気的に接続を行うリード線6は、ハウジング12の側壁を貫通して配設され、この貫通部分も適宜密封されている。すなわち、熱拡散板5とハウジング12は、密に結合されて、光ファイバ9の保持部材13およびハウジング12のリード線6の貫通部と共に、VCSELアレイ光源1からカップリングレンズ7および集光レンズ8を介して光ファイバ9に至る光学系部分を密閉し且つ保護している。   The housing 12 is provided so as to cover an optical system from the VCSEL array light source 1 on the heat diffusion plate 5 to the optical fiber 9 through the coupling lens 7 and the condenser lens 8. The condenser lens 8 is attached to the housing 12 and is disposed in the optical path from the coupling lens 7 in the housing 12 to the end face of the optical fiber 9. A holding member 13 is provided at the connection portion of the optical fiber 9 to the housing 12 to seal the connection portion and hold the optical fiber 9. In addition, the lead wire 6 that is electrically connected to the outside of the VCSEL array light source 1 is disposed through the side wall of the housing 12, and this penetrating portion is also appropriately sealed. That is, the heat diffusing plate 5 and the housing 12 are tightly coupled together with the holding member 13 of the optical fiber 9 and the penetration portion of the lead wire 6 of the housing 12, the coupling lens 7 and the condenser lens 8 from the VCSEL array light source 1. The optical system part that reaches the optical fiber 9 via is sealed and protected.

本発明のレーザー装置は、VCSELアレイ光源1の複数の発光点の配置間隔と複数のカップリングレンズ7の光軸の間隔が一致し、カップリングレンズ7の光軸が発光点の中心を通る領域(以下、「間隔一致領域」ともいう)と、複数の発光点の配置間隔と複数のカップリングレンズ7の光軸の間隔が一致せず、カップリングレンズ7の光軸が発光点の中心を通らない領域(以下、「間隔ずれ領域」ともいう)と、を有する。   In the laser device of the present invention, the arrangement interval of the plurality of light emitting points of the VCSEL array light source 1 and the interval of the optical axes of the plurality of coupling lenses 7 coincide, and the optical axis of the coupling lens 7 passes through the center of the light emitting point. (Hereinafter also referred to as “interval matching region”), the arrangement interval of the plurality of light emitting points and the interval of the optical axes of the plurality of coupling lenses 7 do not match, and the optical axis of the coupling lens 7 is centered on the light emitting point. A region that does not pass (hereinafter, also referred to as “interval shift region”).

前記間隔ずれ領域は、所定の間隔に対して複数の発光点の配置間隔をずらすことにより生じた領域であっても、複数のカップリングレンズ7の光軸の間隔をずらすことにより生じた領域であってもよいが、製造上の誤差を少なくする観点から、カップリングレンズ7の光軸は等間隔とし、発光点の配置間隔を所定の間隔からずらすことが好ましい。
例えば、カップリングレンズ7の光軸を等間隔とし、発光点の配置間隔を部分的に拡大することにより、発光点の中心とカップリングレンズ7の光軸とが一致しない領域が生じることとなる。
The interval shift area is an area generated by shifting the intervals of the optical axes of the plurality of coupling lenses 7 even if the arrangement interval of the plurality of light emitting points is shifted with respect to a predetermined interval. However, from the viewpoint of reducing manufacturing errors, it is preferable that the optical axes of the coupling lenses 7 are equally spaced and the light emitting point arrangement interval is shifted from a predetermined interval.
For example, by setting the optical axes of the coupling lenses 7 at equal intervals and partially expanding the arrangement interval of the light emitting points, a region where the center of the light emitting points does not coincide with the optical axis of the coupling lens 7 is generated. .

以下、VCSELアレイ光源1の発光点の配置間隔とカップリングレンズ7の光軸の間隔の関係について説明する。
図1(A)に示すように、VCSELアレイ光源1は、四角形のVCSEL基板30の上に発光領域31と非発光領域34が形成されてなる。
本実施形態のVCSELアレイ光源1の発光領域31は、図中「A3」で示す直径8.9mmの円形状である。発光領域31には、約33,600個の発光点32が配置されている。
Hereinafter, the relationship between the arrangement interval of the light emitting points of the VCSEL array light source 1 and the optical axis interval of the coupling lens 7 will be described.
As shown in FIG. 1A, the VCSEL array light source 1 includes a light emitting region 31 and a non-light emitting region 34 formed on a rectangular VCSEL substrate 30.
The light emitting region 31 of the VCSEL array light source 1 of the present embodiment has a circular shape with a diameter of 8.9 mm indicated by “A3” in the drawing. About 33,600 light emitting points 32 are arranged in the light emitting region 31.

図1(A)及び(B)に示すように、発光領域31には、ピッチ変更部33が同心円状に2箇所設けられている。
ピッチ変更部33とは、発光点32の中心とカップリングレンズ7の光軸とが一致しない領域を形成するための領域である。
As shown in FIGS. 1A and 1B, the light emitting region 31 is provided with two pitch changing portions 33 concentrically.
The pitch changing unit 33 is a region for forming a region where the center of the light emitting point 32 and the optical axis of the coupling lens 7 do not coincide with each other.

発光点32の配置間隔とは、図2において「A2」で示す発光点の中心間の距離である。本実施形態において「A1」で示す発光点32の直径は10μmである。   The arrangement interval of the light emitting points 32 is a distance between the centers of the light emitting points indicated by “A2” in FIG. In the present embodiment, the diameter of the light emitting point 32 indicated by “A1” is 10 μm.

図1(B)に示すように、発光領域31には、ピッチ変更部33aとピッチ変更部33bとが設けられることにより、領域(I)、領域(II)、領域(III)が形成されている。
領域(I)は間隔一致領域であり、領域(II)及び領域(III)は間隔ずれ領域である。
領域(I)、領域(II)及び領域(III)とも、発光点32が48μmの間隔で多数配置されている。領域(II)では発光点32の中心とカップリングレンズ7の光軸とは一致せず、2.5μmのズレが発生している。また、領域(III)では発光点32の中心とカップリングレンズ7の光軸とは一致せず、5μmのズレが発生している。
ピッチ変更部33aの外周は直径6mm、ピッチ変更部33bの外周は8mmである。また、ピッチ変更部33aの幅及びピッチ変更部33bの幅は、発光点32の間隔48μmに発光点32の中心とカップリングレンズ7の光軸とのズレ2.5μmを加えた50.5μmである。
As shown in FIG. 1B, the light emitting region 31 is provided with a pitch changing portion 33a and a pitch changing portion 33b, thereby forming a region (I), a region (II), and a region (III). Yes.
Region (I) is an interval matching region, and region (II) and region (III) are interval shift regions.
In each of the region (I), the region (II), and the region (III), a large number of light emitting points 32 are arranged at intervals of 48 μm. In the region (II), the center of the light emitting point 32 and the optical axis of the coupling lens 7 do not coincide with each other, and a deviation of 2.5 μm occurs. In the region (III), the center of the light emitting point 32 and the optical axis of the coupling lens 7 do not coincide with each other, and a deviation of 5 μm occurs.
The outer periphery of the pitch changing unit 33a is 6 mm in diameter, and the outer periphery of the pitch changing unit 33b is 8 mm. Further, the width of the pitch changing unit 33a and the width of the pitch changing unit 33b are 50.5 μm, which is obtained by adding a gap of 2.5 μm between the center of the light emitting point 32 and the optical axis of the coupling lens 7 to the interval 48 μm of the light emitting point 32. is there.

図12に発光点32とカップリングレンズ7の光軸の間隔のずれを模式的に示す。
図12に示すように、中心に対して同心形状(同心円状)の位置に、発光点32の配置間隔と対応するカップリングレンズ7の光軸の間隔とが一致しておらず、カップリングレンズの光軸が前記発光点の中心を通らない間隔ずれ領域が形成されている。
間隔ずれ領域では、発光点32の配置位置が中心から外側に向かってシフトしている。そのため、カップリングレンズ7を経た光束は光軸のずれ量に対応して中心側へ向かうこととなり、カップリングレンズの光軸が前記発光点の中心を通る場合と比較して、光線の広がりが抑えられることとなる。
すなわち、光線を内側へ屈折させることで、本来発散光束となる面発光型光源において、見かけ上集光光束とすることができる。
FIG. 12 schematically shows a shift in the distance between the light emitting point 32 and the optical axis of the coupling lens 7.
As shown in FIG. 12, the arrangement interval of the light emitting points 32 and the interval of the optical axis of the corresponding coupling lens 7 do not coincide with each other at the concentric (concentric circular) position with respect to the center. An interval shift region is formed in which the optical axis does not pass through the center of the light emitting point.
In the gap region, the arrangement position of the light emitting points 32 is shifted outward from the center. Therefore, the light beam that has passed through the coupling lens 7 is directed toward the center corresponding to the amount of deviation of the optical axis, and the light beam spreads more than in the case where the optical axis of the coupling lens passes through the center of the light emitting point. It will be suppressed.
That is, by refracting the light beam inward, a surface-emitting light source that is originally a divergent light beam can be apparently a condensed light beam.

図3は、VCSELアレイ光源1からの光束が対応するカップリングレンズ7に入射する様子を示した光路図である。
発光点32(32a、32b、32c)から出射された光は、対応するレンズ面を有する複数のカップリングレンズ7(本実施形態ではマイクロレンズアレイ)によってコリメートされる。カップリングレンズ7は合成石英製(焦点距離f=0.1mm)である。発光点32(32a、32b、32c)はそれぞれ10μmの酸化狭窄径(図中A1で示す)をもつため、コリメート後の光線は完全には平行光束とはならず、必ず発散光束となる。
図中Rは放射角を示す。
FIG. 3 is an optical path diagram showing a state in which the light flux from the VCSEL array light source 1 enters the corresponding coupling lens 7.
The light emitted from the light emitting point 32 (32a, 32b, 32c) is collimated by a plurality of coupling lenses 7 (microlens array in this embodiment) having corresponding lens surfaces. The coupling lens 7 is made of synthetic quartz (focal length f = 0.1 mm). Since each of the light emitting points 32 (32a, 32b, and 32c) has an oxidized constriction diameter of 10 μm (indicated by A1 in the figure), the collimated light beam is not completely a parallel light beam but necessarily a divergent light beam.
In the figure, R represents a radiation angle.

図3において、発光点32aと発光点32bとは領域(I)に位置し、発光点32bは領域(I)の最外周に位置する発光点であり、発光点32cは領域(II)の最内周に位置する。すなわち、発光点32bと発光点32cとの間に、ピッチ変更部33aが設けられている。この場合、発光点32aと発光点32bとの間隔A2は所定の間隔(48μm)であるのに対し、発光点32bと発光点32cとの間隔A3は、ピッチ変更部33aにより所定の間隔(48μm)よりも広がった間隔(50.5μm)となっている。
カップリングレンズ7の光軸の間隔は、すべての領域で所定の間隔(48μm)であるため、発光点32aと発光点32bの中心はカップリングレンズ7の光軸と一致しているが、発光点32cの中心は一致しない。そのため、発光点32cから出射した光は、カップリングレンズ7の入射面により図の下方へ屈折することとなる。
In FIG. 3, the light emitting point 32a and the light emitting point 32b are located in the region (I), the light emitting point 32b is the light emitting point located on the outermost periphery of the region (I), and the light emitting point 32c is the outermost point in the region (II). Located on the inner circumference. That is, the pitch changing unit 33a is provided between the light emitting point 32b and the light emitting point 32c. In this case, the interval A2 between the light emitting point 32a and the light emitting point 32b is a predetermined interval (48 μm), whereas the interval A3 between the light emitting point 32b and the light emitting point 32c is set to a predetermined interval (48 μm) by the pitch changing unit 33a. ) (50.5 μm).
Since the optical axis interval of the coupling lens 7 is a predetermined interval (48 μm) in all regions, the centers of the light emission point 32a and the light emission point 32b coincide with the optical axis of the coupling lens 7, but the light emission The centers of the points 32c do not match. Therefore, the light emitted from the light emitting point 32 c is refracted downward in the figure by the incident surface of the coupling lens 7.

図4は、従来のVCSEL全系における光線図を示したものである。
図4の例では、VCSELアレイ光源1(VCSEL基板30)の発光点の中心と、対応するカップリングレンズ7の光軸は一致しているため、カップリングレンズ7からは、ゆるい発散光束が出射される。
FIG. 4 shows a ray diagram in the entire conventional VCSEL system.
In the example of FIG. 4, since the center of the emission point of the VCSEL array light source 1 (VCSEL substrate 30) and the optical axis of the corresponding coupling lens 7 coincide with each other, a loose divergent light beam is emitted from the coupling lens 7. Is done.

これに対し、図5は本実施形態の光線図である。
図5の例では、VCSELアレイ光源1(VCSEL基板30)の発光領域31の中心部において、発光点と対応するカップリングレンズ7との光軸は一致しているが、ピッチ変更部を介した外側領域では、発光点と対応するカップリングレンズ7の光軸は一致せず、図12に示したように光線が内側に屈折することとなる。
すなわち、光線を内側へ屈折させ、本来発散光束となる面発光型光源において、見かけ上集光光束とすることができる。
このように、カップリングレンズ7から射出される光線の広がりを抑えることにより、集光レンズ8を小型化することができ、同じ焦点距離のレンズを用いた場合でも、バックフォーカスを短くすることができ、装置を小型化することができる。
In contrast, FIG. 5 is a ray diagram of the present embodiment.
In the example of FIG. 5, the optical axis of the coupling lens 7 corresponding to the light emitting point coincides with the center of the light emitting region 31 of the VCSEL array light source 1 (VCSEL substrate 30). In the outer region, the optical axis of the coupling lens 7 corresponding to the light emitting point does not coincide, and the light beam is refracted inward as shown in FIG.
That is, the light beam can be refracted inward to be a condensed light beam apparently in a surface-emitting light source that originally becomes a divergent light beam.
In this way, by suppressing the spread of the light beam emitted from the coupling lens 7, the condenser lens 8 can be reduced in size, and the back focus can be shortened even when lenses having the same focal length are used. The apparatus can be reduced in size.

本実施形態のレーザー装置の定量的な効果を下記表1に示す。
表1は、本実施形態に係る実施例として、ピッチ変更部33を設けることにより、発光領域31の外周側領域における発光点32の中心と対応するカップリングレンズ7の光軸とのずれ量(最周辺軸ずれ量)を5μmとした態様を示している。一方、比較例(従来技術)として、発光点32の中心と対応するカップリングレンズ7の光軸がすべての領域で一致している態様を示している。
The quantitative effects of the laser device of this embodiment are shown in Table 1 below.
Table 1 shows, as an example according to the present embodiment, by providing the pitch changing unit 33, a deviation amount between the center of the light emitting point 32 in the outer peripheral side region of the light emitting region 31 and the optical axis of the corresponding coupling lens 7 ( The mode in which the most peripheral axis deviation amount) is 5 μm is shown. On the other hand, as a comparative example (prior art), a mode is shown in which the optical axis of the coupling lens 7 corresponding to the center of the light emitting point 32 coincides in all regions.

表1に示すように、最周辺の軸ずれ量を5μmとすることで、本来発散光束となる面発光型光源からの光束を、見かけ上ほぼ平行光束とすることができることがわかる。
本実施形態では、比較例と同一の集光レンズ8を使用しながら、バックフォーカス(レンズ出射端面から集光点位置)の短縮と、集光レンズ8の有効範囲の縮小が可能である。バックフォーカスの短縮は、装置本体のサイズの小型化に直結し、集光レンズ8の小径化は、装置本体の小型化のみならず、レンズ面形状の設計自由度向上や、低コスト化を実現することができる。
As shown in Table 1, it can be seen that the light flux from the surface-emitting light source that is originally a divergent light beam can be apparently made into a substantially parallel light beam by setting the amount of axial deviation at the outermost periphery to 5 μm.
In the present embodiment, while using the same condenser lens 8 as in the comparative example, it is possible to shorten the back focus (condensing point position from the lens exit end face) and reduce the effective range of the condenser lens 8. Shortening the back focus directly leads to a reduction in the size of the main body of the device, and reducing the diameter of the condensing lens 8 not only reduces the size of the main body of the device but also increases the degree of freedom in designing the lens surface shape and lowers the cost. can do.

表1に示した最周辺の軸ずれ量、すなわち発光点32の間隔の最大のずれ量は、発光点32の直径の半分(5μm)としている。
ずれ量が大きくなりすぎると、カップリングレンズ7との偏心収差等の影響によりスポット径が大きくなり集光系の小型化が困難となったり、隣のレンズに入射する成分によりカップリング効率が低下を招いたりすることがある。ずれ量を適切に設定し、光学特性の劣化を最小限に抑えつつ、装置の小型化を実現することが求められる。
そこで、複数の発光点32の配置間隔と複数のカップリングレンズ7の光軸の間隔のずれの大きさは、発光点32の直径の半分以下とすることが好ましい。
The most peripheral axis deviation amount shown in Table 1, that is, the maximum deviation amount of the interval between the light emission points 32 is set to half the diameter of the light emission point 32 (5 μm).
If the amount of deviation becomes too large, the spot diameter becomes large due to the effect of decentration aberration with the coupling lens 7 and it becomes difficult to reduce the size of the condensing system, or the coupling efficiency is lowered due to the component incident on the adjacent lens. May be invited. It is required to set the amount of deviation appropriately and to realize downsizing of the apparatus while minimizing the deterioration of optical characteristics.
Therefore, it is preferable that the magnitude of the deviation between the arrangement interval of the plurality of light emitting points 32 and the interval between the optical axes of the plurality of coupling lenses 7 is not more than half of the diameter of the light emitting points 32.

上述のように、ピッチ変更部33は、同心形状(例えば、同心円状、同心矩形状)に配設されることが好ましい。これにより、ピッチ変更部33を介した外周側領域における光を、中心側へ屈折させることができる。   As described above, the pitch changing unit 33 is preferably arranged in a concentric shape (for example, a concentric circle shape or a concentric rectangular shape). Thereby, the light in the outer peripheral side region via the pitch changing part 33 can be refracted to the center side.

次に、VCSEL基板30とカップリングレンズ7の接着について図6及び図7に基づき説明する。
図6は、VCSEL基板30と複数のカップリングレンズ7としてのマイクロレンズアレイ7aを取り付けた状態のYZ断面図である。VCSEL基板30と複数のカップリングレンズ7は、各発光点32のXY座標と対応するように取り付けられ、有効範囲(図中Sで示す)の外側で接着剤40により接着される。
Next, adhesion between the VCSEL substrate 30 and the coupling lens 7 will be described with reference to FIGS.
FIG. 6 is a YZ sectional view in a state where the VCSEL substrate 30 and the microlens array 7a as the plurality of coupling lenses 7 are attached. The VCSEL substrate 30 and the plurality of coupling lenses 7 are attached so as to correspond to the XY coordinates of each light emitting point 32, and are adhered by an adhesive 40 outside the effective range (indicated by S in the figure).

接着剤40は、一般的に用いられる紫外線硬化樹脂であってもよい。接着剤40に樹脂を用いることで、VCSEL基板30の熱をカップリングレンズ7に伝えにくくすることができる。接着剤40は、ハンダであってもよい。ハンダは樹脂よりも線膨張係数が小さいため、発光点32が発光により発熱してもVCSEL基板30対応するカップリングレンズ7との間隔が変わりにくくなる。   The adhesive 40 may be a commonly used ultraviolet curable resin. By using a resin for the adhesive 40, it is possible to make it difficult to transfer the heat of the VCSEL substrate 30 to the coupling lens 7. The adhesive 40 may be solder. Since the solder has a smaller linear expansion coefficient than that of the resin, even if the light emitting point 32 generates heat due to light emission, the distance from the coupling lens 7 corresponding to the VCSEL substrate 30 is hardly changed.

図7は、VCSEL基板30と複数のカップリングレンズ7としてのマイクロレンズアレイ7aを取り付けた状態のXY断面図である。
図7の例では、接着剤40による接着位置は、発光領域31の中心に対して垂直方向および水平方向に対称な位置に4箇所配置されている。これにより、温度の変動による接着剤40の膨張または収縮の影響を低減することができる。接着剤40による接着位置はこれに限定されず、全周にわたって接着することによりVCSEL基板30を封止してもよい。
なお、本実施形態では、VCSEL基板30とカップリングレンズが接着剤40によって直接実装されているが、別途中間部材を配設し、これを介して接着しても良い。
FIG. 7 is an XY cross-sectional view in a state where the VCSEL substrate 30 and the microlens array 7a as the plurality of coupling lenses 7 are attached.
In the example of FIG. 7, four positions for bonding with the adhesive 40 are arranged at positions symmetrical to the center of the light emitting region 31 in the vertical direction and the horizontal direction. Thereby, the influence of the expansion | swelling or shrinkage | contraction of the adhesive agent 40 by the fluctuation | variation of temperature can be reduced. The bonding position by the adhesive 40 is not limited to this, and the VCSEL substrate 30 may be sealed by bonding over the entire circumference.
In this embodiment, the VCSEL substrate 30 and the coupling lens are directly mounted by the adhesive 40, but an intermediate member may be separately provided and bonded via this.

次に、本実施形態のレーザー装置の光学的構成を図8に基づき説明する。
図8は、VCSELアレイ光源1から出射した光束が、光ファイバ9に入射する様子を示す光学配置図である。なお、実際にはVCSEL基板30から多数の光線が出射されるが、図8では発光領域31の中心に配置された発光点32と、最も外周側に配置された2点の発光点32から出射された光線を示している。
Next, the optical configuration of the laser apparatus of this embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 8 is an optical layout diagram showing how the light beam emitted from the VCSEL array light source 1 enters the optical fiber 9. Actually, a large number of light beams are emitted from the VCSEL substrate 30. In FIG. 8, the light rays are emitted from the light emission point 32 arranged at the center of the light emission region 31 and the two light emission points 32 arranged on the outermost periphery side. Is shown.

カップリングレンズ7によりコリメートされて出射される緩い発散光束は、ガラスモールド非球面レンズである集光レンズ8によって集光され、光ファイバ9のコア上に集光される。図中A4で示す光ファイバ9のコアの径は1.5mmである。
レーザー装置においては、より高出力な光量をより小さいコア径の光ファイバに集光することが求められるため、光学系としては光源からの光束をできるだけ小さく集光することが求められる。
The loose divergent light beam collimated and emitted by the coupling lens 7 is collected by the condensing lens 8 which is a glass mold aspherical lens and collected on the core of the optical fiber 9. The core diameter of the optical fiber 9 indicated by A4 in the figure is 1.5 mm.
In a laser apparatus, since it is required to collect a higher output light amount on an optical fiber having a smaller core diameter, an optical system is required to collect a light beam from a light source as small as possible.

図9は、光ファイバ9の断面を示す斜視図である。
光ファイバ9は、コア91とクラッド92を備え、コア91とクラッド92の間の屈折率の差による全反射によって光束を伝送する。したがって、光ファイバ9には、全反射が起こるような入射角(以下、「ファイバNA」ともいう)で光束が入射する必要がある。
FIG. 9 is a perspective view showing a cross section of the optical fiber 9.
The optical fiber 9 includes a core 91 and a clad 92, and transmits a light beam by total reflection due to a difference in refractive index between the core 91 and the clad 92. Therefore, it is necessary for the light beam to be incident on the optical fiber 9 at an incident angle at which total reflection occurs (hereinafter also referred to as “fiber NA”).

ファイバNAが決まっているため、光ファイバ9に入る光線入射角の中で最も大きな角度をファイバNAで決められた角度よりも小さい角度で入射させる必要がある。本実施形態における光ファイバ9のファイバNAは0.39であり、取り込める角度は±22.9度である。したがって、各光学素子は、光ファイバ9への入射角が±22.9度以下になるように配置されている。   Since the fiber NA is determined, it is necessary to make the largest angle among the incident angles of light entering the optical fiber 9 smaller than the angle determined by the fiber NA. The fiber NA of the optical fiber 9 in this embodiment is 0.39, and the angle that can be taken in is ± 22.9 degrees. Therefore, each optical element is arranged so that the incident angle to the optical fiber 9 is ± 22.9 degrees or less.

本実施の形態における各光学素子、すなわち光学系の位置は、それぞれ表2に示すようになっている。A1は各発光点32の直径、A2は各発光点32の配置間隔、A3は発光領域31の直径、A4は光ファイバ9のコア91の直径を示す。
d1は、VCSELアレイ光源1からカップリングレンズ7までの距離、d2はカップリングレンズ7の肉厚を示す。d3はカップリングレンズ7から集光レンズ8の入射面までの距離、d4は集光レンズ8の厚さ、d5は集光レンズ8の出射面から光ファイバ9までの距離を示す。
Table 2 shows the position of each optical element, that is, the optical system in the present embodiment. A1 is the diameter of each light emitting point 32, A2 is the arrangement interval of each light emitting point 32, A3 is the diameter of the light emitting region 31, and A4 is the diameter of the core 91 of the optical fiber 9.
d1 represents the distance from the VCSEL array light source 1 to the coupling lens 7, and d2 represents the thickness of the coupling lens 7. d3 is the distance from the coupling lens 7 to the entrance surface of the condenser lens 8, d4 is the thickness of the condenser lens 8, and d5 is the distance from the exit surface of the condenser lens 8 to the optical fiber 9.

集光レンズ8の非球面形状を表3に示す。
表3に示す非球面形状は、下記式1で定義される。Z(h)を光軸方向における非球面量とし、近軸曲率半径R、円錐定数K、及び非球面係数Biを与えて形状を特定する。
右辺の和(Σ)は、iについて1から10までとる。
Table 3 shows the aspherical shape of the condenser lens 8.
The aspheric shape shown in Table 3 is defined by the following formula 1. Z (h) is an aspheric amount in the optical axis direction, and a shape is specified by giving a paraxial radius of curvature R, a conic constant K, and an aspheric coefficient Bi.
The sum (Σ) of the right side is 1 to 10 for i.

〔レーザー点火装置〕
本発明に係るレーザー点火装置の構成を図12に示す。本発明のレーザー点火装置は、上述の本発明のレーザー装置を備える。
レーザー装置20は、図10(A)及び(B)に示したレーザー装置とほぼ同様の、VCSELアレイ光源1、複数のカップリングレンズ7(マイクロレンズアレイ)、集光レンズ8、光ファイバ9、熱拡散板5、ヒートシンク11、ハウジング12、及びペルチェ素子10を備えている。
[Laser ignition device]
The structure of the laser ignition device according to the present invention is shown in FIG. The laser ignition device of the present invention includes the above-described laser device of the present invention.
The laser device 20 includes a VCSEL array light source 1, a plurality of coupling lenses 7 (microlens array), a condensing lens 8, an optical fiber 9, which are substantially the same as the laser devices shown in FIGS. A heat diffusing plate 5, a heat sink 11, a housing 12, and a Peltier element 10 are provided.

図11に示すレーザー点火装置はさらに、送風ファン14、電源装置24、点火プラグ21及びエンジン22を備えている。
このように構成したレーザー点火装置において、ハウジング12で覆われたレーザー装置20内のVCSELアレイ光源1から発振射出されたレーザー光は、カップリングレンズ7を経て集光レンズ8で集光され、光ファイバ9の入力端面に入射する。このレーザー光は、光ファイバ9によりレーザー装置20の外部に導かれて点火プラグ21に入射する。
The laser ignition device shown in FIG. 11 further includes a blower fan 14, a power supply device 24, a spark plug 21, and an engine 22.
In the laser ignition device configured as described above, the laser light emitted from the VCSEL array light source 1 in the laser device 20 covered with the housing 12 is condensed by the condenser lens 8 through the coupling lens 7, The light enters the input end face of the fiber 9. This laser light is guided to the outside of the laser device 20 by the optical fiber 9 and enters the spark plug 21.

点火プラグ21は、Qスイッチ式のレーザー媒質を含むレーザー共振器を備えており、このレーザー共振器にレーザー光を照射してレーザー発振を生じさせてジャイアントパルスレーザーを発生させ、さらにこのパルスレーザー光を集光レンズ8等の光学素子を用いてエンジン22の燃焼室内に集光する。点火プラグ21により集光されたジャイアントパルスのパルスレーザー光によってエンジン22の燃焼室内にエアブレイクダウンを発生させて、混合気に着火させることによってエンジン22を動作させる。   The spark plug 21 includes a laser resonator including a Q-switch type laser medium. The laser resonator is irradiated with laser light to generate laser oscillation to generate a giant pulse laser. Is condensed into the combustion chamber of the engine 22 using an optical element such as the condenser lens 8. The engine 22 is operated by causing an air breakdown to occur in the combustion chamber of the engine 22 by the pulse laser beam of the giant pulse collected by the spark plug 21 and igniting the air-fuel mixture.

このような動作過程において、VCSELアレイ光源1を動作させることにより発熱が生じる。加えて、エンジン22の周囲環境は、例えば80℃程度の高温となる。VCSELアレイ光源1は、高温下では寿命が短くなり、また、出力も低下してしまうため、冷却・排熱手段により周囲環境温度よりも低い状態で維持しながら駆動する必要がある。そこでVCSELアレイ光源1部分には、例えば銅等の熱伝導性の良い部材で構成される熱拡散板5により充分な吸熱面積を形成させ、ペルチェ素子10および空冷用のヒートシンク11によってVCSELアレイ光源1を周囲環境温度以下に維持するように冷却するようにする。さらに、ヒートシンク11に対して、送風ファン14によって送風し、気流を当てることによって、強制対流熱伝達を発生させて、ヒートシンク11の放熱性を高めることができる。
なお、レーザー点火装置の周囲環境温度が高くなければ、ペルチェ素子10を用いず、熱拡散板5にヒートシンク11を直結した形態のレーザー装置を用いてもよい。
In such an operation process, heat is generated by operating the VCSEL array light source 1. In addition, the ambient environment of the engine 22 becomes a high temperature of about 80 ° C., for example. The VCSEL array light source 1 has a short lifetime at high temperatures and also has a reduced output. Therefore, it is necessary to drive the VCSEL array light source 1 while maintaining it at a temperature lower than the ambient temperature by the cooling / heat exhausting means. Therefore, a sufficient heat-absorbing area is formed in the VCSEL array light source 1 portion by a heat diffusion plate 5 made of a member having good thermal conductivity such as copper, and the VCSEL array light source 1 is formed by the Peltier element 10 and the air-cooling heat sink 11. To cool below ambient temperature. Furthermore, forced convection heat transfer can be generated by blowing air from the blower fan 14 and applying an air flow to the heat sink 11, thereby improving the heat dissipation of the heat sink 11.
If the ambient temperature of the laser ignition device is not high, a laser device in which the heat sink 11 is directly connected to the heat diffusion plate 5 may be used without using the Peltier element 10.

図11に示す本実施形態のレーザー点火装置は、内燃機関として燃焼ガスによってピストンを運動させるエンジン22、すなわちピストンエンジンを用いる場合について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、ロータリーエンジン、ガスタービンエンジン、あるいはジェットエンジンを用いる場合にも本発明を適用することができる。要するに、燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成するものであれば、どのような内燃機関にも本発明のレーザー装置を適用することができる。   The laser ignition device of the present embodiment shown in FIG. 11 has been described with respect to the case where the engine 22 that moves the piston by the combustion gas, that is, the piston engine is used as the internal combustion engine. However, the invention is not limited to this. The present invention can also be applied when a gas turbine engine or a jet engine is used. In short, the laser apparatus of the present invention can be applied to any internal combustion engine as long as it burns fuel and generates combustion gas.

1 光源(VCSELアレイ光源)
2 マウント
5 熱拡散板
6 リード線
7 カップリングレンズ
8 集光レンズ
9 光ファイバ
10 ペルチェ素子
11 ヒートシンク
12 ハウジング
13 保持部材
20 レーザー装置
21 点火プラグ
22 エンジン
23 リード線
24 電源装置
30 VCSEL基板
31 発光領域
32 発光点
33 ピッチ変更部
34 非発光領域
40 接着剤
1 Light source (VCSEL array light source)
2 Mount 5 Thermal diffusion plate 6 Lead wire 7 Coupling lens 8 Condensing lens 9 Optical fiber 10 Peltier element 11 Heat sink 12 Housing 13 Holding member 20 Laser device 21 Spark plug 22 Engine 23 Lead wire 24 Power supply device 30 VCSEL substrate 31 Light emitting region 32 Light emitting point 33 Pitch changing part 34 Non-light emitting area 40 Adhesive

特開2003−158332号公報JP 2003-158332 A 特開2002−026452号公報JP 2002-026452 A

Claims (8)

複数の発光点が2次元的に配列された光源と、
前記光源の複数の発光点に対応する複数のカップリングレンズと、
前記光源から出射されて前記カップリングレンズを経た光束を集光する集光光学系と、を備え、
複数の前記発光点の配置間隔と複数の前記カップリングレンズの光軸の間隔が一致し、前記カップリングレンズの光軸が前記発光点の中心を通る領域と、
複数の前記発光点の配置間隔と複数の前記カップリングレンズの光軸の間隔が一致せず、前記カップリングレンズの光軸が前記発光点の中心を通らない領域と、を有することを特徴とするレーザー装置。
A light source in which a plurality of light emitting points are two-dimensionally arranged;
A plurality of coupling lenses corresponding to a plurality of light emitting points of the light source;
A condensing optical system that condenses the light beam emitted from the light source and passed through the coupling lens, and
An arrangement interval of a plurality of the light emitting points and a distance between optical axes of the plurality of coupling lenses match, and a region where the optical axis of the coupling lens passes through the center of the light emitting point;
A region in which an arrangement interval of the plurality of light emitting points and an optical axis interval of the plurality of coupling lenses do not coincide with each other, and an optical axis of the coupling lens does not pass through the center of the light emitting point. Laser device to do.
複数の前記発光点の配置間隔が所定の間隔からずれた領域を有することを特徴とする請求項1に記載のレーザー装置。   The laser apparatus according to claim 1, wherein an arrangement interval of the plurality of light emitting points has a region deviated from a predetermined interval. 複数の前記発光点の配置間隔と複数の前記カップリングレンズの光軸の間隔のずれの大きさは、前記発光点の直径の半分以下であることを特徴とする請求項1または2に記載のレーザー装置。   The magnitude | size of the shift | offset | difference of the space | interval of the arrangement | positioning space | interval of the said several light emission point and the optical axis interval of the said some coupling lens is below half of the diameter of the said light emission point, The Claim 1 or 2 characterized by the above-mentioned. Laser device. 複数の前記発光点の配置間隔と複数の前記カップリングレンズの光軸の間隔が一致せず、前記カップリングレンズの光軸が前記発光点の中心を通らない領域が、同心形状に配設されてなることを特徴とする請求項1または3に記載のレーザー装置。   A region where the arrangement intervals of the plurality of light emitting points do not coincide with the intervals of the optical axes of the plurality of coupling lenses and the optical axis of the coupling lens does not pass through the center of the light emitting points is arranged concentrically. The laser device according to claim 1 or 3, wherein 前記光源は、面発光型半導体レーザー光源であることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載のレーザー装置。   The laser device according to claim 1, wherein the light source is a surface-emitting type semiconductor laser light source. 前記複数のカップリングレンズは、レンズアレイであることを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載のレーザー装置。   6. The laser device according to claim 1, wherein the plurality of coupling lenses are lens arrays. 前記集光光学系によって集光される光が入射する光ファイバを備えることを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載のレーザー装置。   The laser apparatus according to claim 1, further comprising an optical fiber on which light condensed by the condensing optical system is incident. 請求項1から7のいずれかに記載のレーザー装置を備えることを特徴とするレーザー点火装置。   A laser ignition device comprising the laser device according to claim 1.
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