JP2018085469A - Laser device, ignition device and internal combustion engine - Google Patents

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健太郎 萩田
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敏行 池應
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康弘 東
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a laser device which enables the increase in oscillation efficiency.SOLUTION: A laser device comprises: a light-source device including a surface emitting laser array and a first condensing optical system; an optical fiber for transmitting light from the light-source device; a second condensing optical system for condensing light from the optical fiber; and a laser resonator including a laser medium and excited by light from the second condensing optical system. The laser medium has a length of 5 mm in a Z axial direction. The volume fraction Rv corresponding to the value of "a volume of a column part of which the diameter is equal to a beam waist size of the light" to "a volume of light in the laser medium" is 45% or more. The relation between an Mvalue of light launched from the optical fiber and the beam waist size (diameter) D of light from the second condensing optical system is set to satisfy the following requirement: Mvalue≤769.1×D-53.166×D.SELECTED DRAWING: Figure 9

Description

本発明は、レーザ装置、点火装置及び内燃機関に係り、更に詳しくは、レーザ共振器を有するレーザ装置、該レーザ装置を有する点火装置、及び該点火装置を備える内燃機関に関する。   The present invention relates to a laser device, an ignition device, and an internal combustion engine, and more particularly to a laser device having a laser resonator, an ignition device having the laser device, and an internal combustion engine including the ignition device.

光励起によって発振するレーザ共振器を有するレーザ装置は、点火装置、レーザ加工機、医療用機器など様々な分野への応用が期待されている。   A laser device having a laser resonator that oscillates by optical excitation is expected to be applied to various fields such as an ignition device, a laser processing machine, and a medical device.

例えば、特許文献1には、レーザ活性固体及びQスイッチ回路を有するレーザ装置と、該レーザ装置を光ポンピングするポンプ光源とを備えた内燃機関用のレーザ点火装置が開示されている。   For example, Patent Document 1 discloses a laser ignition device for an internal combustion engine that includes a laser device having a laser active solid and a Q switch circuit, and a pump light source for optically pumping the laser device.

また、特許文献2には、半導体レーザ光源と、その半導体レーザ光源が放射した半導体レーザ光で励起されて燃料点火用のパルスレーザ光を放射する固体レーザ媒質を備えている車載用点火装置が開示されている。   Further, Patent Document 2 discloses an in-vehicle ignition device including a semiconductor laser light source and a solid-state laser medium that emits a pulse laser light for fuel ignition excited by the semiconductor laser light emitted from the semiconductor laser light source. Has been.

しかしながら、従来のレーザ装置では、発振効率の向上に関して改善の余地があった。   However, the conventional laser device has room for improvement in terms of improving the oscillation efficiency.

本発明は、光源装置と、前記光源装置からの光を伝送する光伝送部材と、前記光伝送部材からの光を集光する光学系と、レーザ媒質を含み、前記光学系からの光によって励起されるレーザ共振器とを備え、「前記レーザ媒質内での光の体積」に対する「該光におけるビームウエスト径を直径とする円柱部分の体積」の大きさに基づいて、前記光伝送部材から射出される光のM値と前記光学系からの光のビームウエスト径との関係が決定されているレーザ装置である。 The present invention includes a light source device, a light transmission member that transmits light from the light source device, an optical system that collects light from the light transmission member, and a laser medium, and is excited by light from the optical system. And is emitted from the optical transmission member based on the size of “the volume of the cylindrical portion whose diameter is the beam waist diameter of the light” with respect to “the volume of the light in the laser medium” This is a laser device in which the relationship between the M 2 value of the emitted light and the beam waist diameter of the light from the optical system has been determined.

本発明のレーザ装置によれば、発振効率を向上させることができる。   According to the laser device of the present invention, the oscillation efficiency can be improved.

本発明の一実施形態に係るエンジンの概略を説明するための図である。It is a figure for explaining an outline of an engine concerning one embodiment of the present invention. 点火装置を説明するための図である。It is a figure for demonstrating an ignition device. レーザ共振器を説明するための図である。It is a figure for demonstrating a laser resonator. 第2集光光学系を説明するための図である。It is a figure for demonstrating a 2nd condensing optical system. 発振に寄与しない領域の大きさを説明するための図(その1)である。FIG. 6 is a first diagram for explaining the size of a region that does not contribute to oscillation; 発振に寄与しない領域の大きさを説明するための図(その2)である。FIG. 6 is a second diagram for explaining the size of a region that does not contribute to oscillation; 体積比を説明するための図である。It is a figure for demonstrating a volume ratio. 面発光レーザアレイにおける複数の発光部が設けられている領域を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the area | region in which the several light emission part is provided in a surface emitting laser array. 体積比が45%のときの、光ファイバから射出される光のM値と該光のビームウェスト径Dとの関係を説明するための図である。When the volume ratio is 45%, which is a diagram for explaining a relationship between the M 2 value and the light beam waist diameter D of the light emitted from the optical fiber. レーザ媒質に入射した光がレーザ媒質内を通過する際に、レーザ媒質の側面に当たる場合を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the case where the light which injected into the laser medium hits the side surface of a laser medium when passing in the laser medium. レーザ媒質に入射した光がレーザ媒質内を通過する際に、レーザ媒質の側面に当たらない場合を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the case where the light which injected into the laser medium does not hit the side surface of a laser medium when passing in the laser medium. レーザ共振器の入射端面よりも、励起光のビーム径のほうが大きい場合を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the case where the beam diameter of excitation light is larger than the incident end surface of a laser resonator. レーザ共振器の入射端面のほうが、励起光のビーム径よりも大きい場合を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the case where the incident end surface of a laser resonator is larger than the beam diameter of excitation light. 図14(A)及び図14(B)は、それぞれレーザアニール装置の概略構成を説明するための図である。FIG. 14A and FIG. 14B are diagrams for explaining a schematic configuration of a laser annealing apparatus, respectively. レーザ加工機の概略構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating schematic structure of a laser beam machine.

「概要」
以下、本発明の一実施形態を図面を用いて説明する。図1には、一実施形態に係る内燃機関としてのエンジン300の主要部が模式図的に示されている。
"Overview"
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 schematically shows a main part of an engine 300 as an internal combustion engine according to an embodiment.

このエンジン300は、点火装置301、燃料噴出機構302、排気機構303、燃焼室304、及びピストン305などを備えている。   The engine 300 includes an ignition device 301, a fuel ejection mechanism 302, an exhaust mechanism 303, a combustion chamber 304, a piston 305, and the like.

エンジン300の動作について簡単に説明する。
(1)燃料噴出機構302が、燃料と空気の可燃性混合気を燃焼室304内に噴出させる(吸気)。
(2)ピストン305が上昇し、可燃性混合気を圧縮する(圧縮)。
(3)点火装置301が、燃焼室304内にレーザ光を射出する。これにより、燃料に点火される(着火)。
(4)燃焼ガスが発生し、ピストン305が降下する(燃焼)。
(5)排気機構303が、燃焼ガスを燃焼室304外へ排気する(排気)。
The operation of engine 300 will be briefly described.
(1) The fuel ejection mechanism 302 ejects a combustible mixture of fuel and air into the combustion chamber 304 (intake).
(2) The piston 305 rises and compresses the combustible air-fuel mixture (compression).
(3) The ignition device 301 emits laser light into the combustion chamber 304. Thereby, the fuel is ignited (ignition).
(4) Combustion gas is generated and the piston 305 descends (combustion).
(5) The exhaust mechanism 303 exhausts the combustion gas to the outside of the combustion chamber 304 (exhaust).

このように、吸気、圧縮、着火、燃焼、排気からなる一連の過程が繰り返される。そして、燃焼室304内の気体の体積変化に対応してピストン305が運動し、運動エネルギーを生じさせる。燃料には例えば天然ガスやガソリン等が用いられる。   Thus, a series of processes consisting of intake, compression, ignition, combustion, and exhaust are repeated. Then, the piston 305 moves in response to a change in the volume of the gas in the combustion chamber 304 to generate kinetic energy. For example, natural gas or gasoline is used as the fuel.

なお、エンジン300は、該エンジン300の外部に設けられ、該エンジン300と電気的に接続されているエンジン制御装置の指示に基づいて、上記動作を行う。   Engine 300 performs the above operation based on an instruction of an engine control device that is provided outside engine 300 and is electrically connected to engine 300.

点火装置301は、一例として図2に示されるように、レーザ装置200、射出光学系210、及び保護部材212などを有している。   As shown in FIG. 2 as an example, the ignition device 301 includes a laser device 200, an emission optical system 210, a protection member 212, and the like.

射出光学系210は、レーザ装置200から射出される光を集光する。これにより、集光点で高いエネルギー密度を得ることができる。   The emission optical system 210 condenses the light emitted from the laser device 200. Thereby, a high energy density can be obtained at the condensing point.

保護部材212は、燃焼室304に臨んで設けられた透明の窓である。ここでは、一例として、保護部材212の材料としてサファイアガラスが用いられている。   The protection member 212 is a transparent window provided facing the combustion chamber 304. Here, as an example, sapphire glass is used as the material of the protection member 212.

レーザ装置200は、面発光レーザアレイ201、第1集光光学系203、光ファイバ204、第2集光光学系205、及びレーザ共振器206を備えている。なお、本明細書では、XYZ3次元直交座標系を用い、面発光レーザアレイ201からの光の射出方向を+Z方向として説明する。   The laser device 200 includes a surface emitting laser array 201, a first condensing optical system 203, an optical fiber 204, a second condensing optical system 205, and a laser resonator 206. In the present specification, description will be made using the XYZ three-dimensional orthogonal coordinate system and assuming that the light emission direction from the surface emitting laser array 201 is the + Z direction.

面発光レーザアレイ201は、励起用光源であり、複数の発光部を有している。各発光部は、垂直共振器型の面発光レーザ(VCSEL:Vertical Cavity Surface Emitting Laser)である。面発光レーザアレイ201から射出される光の波長は808nmである。   The surface emitting laser array 201 is an excitation light source and has a plurality of light emitting units. Each of the light emitting units is a vertical cavity surface emitting laser (VCSEL: Vertical Cavity Surface Emitting Laser). The wavelength of light emitted from the surface emitting laser array 201 is 808 nm.

面発光レーザアレイは、射出される光の、温度による波長ずれが非常に少ないため、励起波長のずれによって特性が大きく変化するQスイッチレーザを励起するのに有利な光源である。そこで、面発光レーザアレイを励起用光源に用いると、環境の温度制御を簡易なものにできるという利点がある。   The surface-emitting laser array is a light source that is advantageous for exciting a Q-switched laser whose characteristics change greatly due to a shift in excitation wavelength because the wavelength shift of emitted light due to temperature is very small. Therefore, when a surface emitting laser array is used as an excitation light source, there is an advantage that environmental temperature control can be simplified.

第1集光光学系203は、面発光レーザアレイ201から射出される光を集光する。   The first condensing optical system 203 condenses the light emitted from the surface emitting laser array 201.

光ファイバ204は、第1集光光学系203によって光が集光される位置にコアの−Z側端面の中心が位置するように配置されている。ここでは、光ファイバ204として、コア径が1.5mm、NAが0.39の光ファイバが用いられている。   The optical fiber 204 is arranged so that the center of the end face on the −Z side of the core is located at a position where the light is collected by the first condensing optical system 203. Here, as the optical fiber 204, an optical fiber having a core diameter of 1.5 mm and an NA of 0.39 is used.

光ファイバ204を設けることによって、面発光レーザアレイ201をレーザ共振器206から離れた位置に置くことができる。これにより配置設計の自由度を増大させることができる。また、レーザ装置200を点火装置に用いる際に、熱源から面発光レーザアレイ201を遠ざけることができるため、エンジン300を冷却する方法の幅を広げることが可能である。   By providing the optical fiber 204, the surface emitting laser array 201 can be placed at a position away from the laser resonator 206. Thereby, the freedom degree of arrangement design can be increased. Further, when the laser device 200 is used as an ignition device, the surface emitting laser array 201 can be moved away from the heat source, so that the range of methods for cooling the engine 300 can be increased.

光ファイバ204に入射した光はコア内を伝播し、コアの+Z側端面から射出される。   The light incident on the optical fiber 204 propagates through the core and is emitted from the + Z side end face of the core.

第2集光光学系205は、光ファイバ204から射出された光の光路上に配置され、該光を集光する。第2集光光学系205で集光された光は、レーザ共振器206に入射する。   The second condensing optical system 205 is disposed on the optical path of the light emitted from the optical fiber 204 and condenses the light. The light condensed by the second condensing optical system 205 enters the laser resonator 206.

レーザ共振器206は、Qスイッチレーザであり、一例として図3に示されるように、レーザ媒質206a、及び可飽和吸収体206bを有している。   The laser resonator 206 is a Q-switched laser and includes a laser medium 206a and a saturable absorber 206b as shown in FIG. 3 as an example.

レーザ媒質206aは、直方体形状のNd:YAG結晶であり、Ndが1.1%ドープされている。可飽和吸収体206bは、直方体形状のCr:YAG結晶であり、初期透過率が0.15(15%)〜0.70(70%)の間で適宜調整されるものである。   The laser medium 206a is a rectangular parallelepiped Nd: YAG crystal, and Nd is doped by 1.1%. The saturable absorber 206b is a rectangular parallelepiped Cr: YAG crystal, and the initial transmittance is appropriately adjusted between 0.15 (15%) and 0.70 (70%).

なお、ここでは、Nd:YAG結晶とCr:YAG結晶は接合されており、いわゆるコンポジット結晶となっている。また、Nd:YAG結晶及びCr:YAG結晶は、いずれもセラミックスである。   Here, the Nd: YAG crystal and the Cr: YAG crystal are joined to form a so-called composite crystal. Both the Nd: YAG crystal and the Cr: YAG crystal are ceramics.

第2集光光学系205からの光は、レーザ媒質206aに入射される。すなわち、第2集光光学系205からの光によってレーザ媒質206aが励起される。なお、面発光レーザアレイ201から射出される光の波長は、YAG結晶において最も吸収効率の高い波長である。そして、可飽和吸収体206bは、Qスイッチの動作を行う。   The light from the second condensing optical system 205 is incident on the laser medium 206a. That is, the laser medium 206a is excited by the light from the second condensing optical system 205. The wavelength of the light emitted from the surface emitting laser array 201 is the wavelength with the highest absorption efficiency in the YAG crystal. The saturable absorber 206b operates as a Q switch.

レーザ媒質206aの入射側(−Z側)の面、及び可飽和吸収体206bの射出側(+Z側)の面は光学研磨処理がなされ、ミラーの役割を果たしている。なお、以下では、便宜上、レーザ媒質206aの入射側の面を「第1の面」ともいい、可飽和吸収体206bの射出側の面を「第2の面」ともいう(図3参照)。   The surface on the incident side (−Z side) of the laser medium 206a and the surface on the exit side (+ Z side) of the saturable absorber 206b are subjected to an optical polishing process and serve as a mirror. Hereinafter, for convenience, the incident-side surface of the laser medium 206a is also referred to as a “first surface”, and the exit-side surface of the saturable absorber 206b is also referred to as a “second surface” (see FIG. 3).

そして、第1の面及び第2の面には、面発光レーザアレイ201から射出される光の波長、及びレーザ共振器206から射出される光の波長に応じた誘電体膜がコーティングされている。   The first surface and the second surface are coated with a dielectric film corresponding to the wavelength of light emitted from the surface emitting laser array 201 and the wavelength of light emitted from the laser resonator 206. .

具体的には、第1の面には、波長が808nmの光に対して高い透過率を示し、波長が1064nmの光に対して高い反射率を示すコーティングがなされている。また、第2の面には、波長が1064nmの光に対して約50%の反射率を示すコーティングがなされている。   Specifically, the first surface is coated with a high transmittance for light having a wavelength of 808 nm and a high reflectance for light having a wavelength of 1064 nm. The second surface is coated with a reflectance of about 50% for light having a wavelength of 1064 nm.

これにより、レーザ共振器206内で光が共振し増幅される。   As a result, the light resonates and is amplified in the laser resonator 206.

図2に戻り、駆動装置220は、エンジン制御装置222の指示に基づいて、面発光レーザアレイ201を駆動する。すなわち、駆動装置220は、エンジン300の動作における着火のタイミングで点火装置301から光が射出されるように、面発光レーザアレイ201を駆動する。なお、面発光レーザアレイ201における複数の発光部は、同時に点灯及び消灯される。   Returning to FIG. 2, the driving device 220 drives the surface emitting laser array 201 based on an instruction from the engine control device 222. That is, drive device 220 drives surface emitting laser array 201 so that light is emitted from ignition device 301 at the timing of ignition in the operation of engine 300. The plurality of light emitting units in the surface emitting laser array 201 are turned on and off simultaneously.

上記実施形態において、面発光レーザアレイ201をレーザ共振器206から離れた位置に置く必要がない場合は、光ファイバ204が設けられなくても良い。   In the above embodiment, when it is not necessary to place the surface emitting laser array 201 at a position away from the laser resonator 206, the optical fiber 204 may not be provided.

また、ここでは、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(ピストンエンジン)の場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、ロータリーエンジンや、ガスタービンエンジンや、ジェットエンジンであっても良い。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良い。   Here, the case of an engine (piston engine) in which a piston is moved by combustion gas as an internal combustion engine has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, a rotary engine, a gas turbine engine, or a jet engine may be used. In short, what is necessary is just to burn the fuel and generate the combustion gas.

また、排熱を利用して、動力や温熱や冷熱を取り出し、総合的にエネルギー効率を高めるシステムであるコジェネレーションに、点火装置301を用いても良い。   In addition, the ignition device 301 may be used for cogeneration, which is a system that uses exhaust heat to extract power, heat, and cold to improve energy efficiency comprehensively.

また、ここでは、点火装置301が内燃機関に用いられ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い。   Although the case where the ignition device 301 is used in an internal combustion engine has been described here, the present invention is not limited to this.

また、ここでは、レーザ装置200が点火装置に用いられ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い。例えば、レーザ加工機、レーザピーニング装置、テラヘルツ発生装置などに用いることができる。   Although the case where the laser device 200 is used in an ignition device has been described here, the present invention is not limited to this. For example, it can be used for a laser processing machine, a laser peening apparatus, a terahertz generator, and the like.

「詳細」
レーザ装置200から射出される光のZ軸方向に関する集光位置の調整は、射出光学系210の焦点距離、及びZ軸方向に関する射出光学系210の配置位置を調整することにより、行うことができる。
"Details"
The adjustment of the condensing position of the light emitted from the laser device 200 in the Z-axis direction can be performed by adjusting the focal length of the emission optical system 210 and the arrangement position of the emission optical system 210 in the Z-axis direction. .

第1集光光学系203は、少なくとも1つの集光レンズを有している。ここでは、第1集光光学系203における光学素子の構成については限定されない。要するに、面発光レーザアレイ201から射出される光が、光ファイバ204の−Z側端面の中心部に集光されれば良い。   The first condensing optical system 203 has at least one condensing lens. Here, the configuration of the optical element in the first condensing optical system 203 is not limited. In short, the light emitted from the surface emitting laser array 201 may be collected at the central portion of the end face on the −Z side of the optical fiber 204.

本実施形態では、光ファイバ204を用いることにより、面発光レーザアレイ201とレーザ共振器206との距離を光ファイバ204の長さの分だけ長くすることができる。   In the present embodiment, by using the optical fiber 204, the distance between the surface emitting laser array 201 and the laser resonator 206 can be increased by the length of the optical fiber 204.

そこで、レーザ装置200を内燃機関の点火装置に使用する場合、該内燃機関の周辺の高温領域や振動領域から面発光レーザアレイ201を遠ざけることが可能となり、点火装置の信頼性を向上させることができる。   Therefore, when the laser device 200 is used as an ignition device for an internal combustion engine, the surface emitting laser array 201 can be moved away from a high temperature region or a vibration region around the internal combustion engine, thereby improving the reliability of the ignition device. it can.

第2集光光学系205は、ここでは、一例として図4に示されるように、第1レンズ205aと第2レンズ205bとから構成されている。   Here, as shown in FIG. 4 as an example, the second condensing optical system 205 includes a first lens 205a and a second lens 205b.

第1レンズ205aは、コリメートレンズであり、光ファイバ204から射出された光を略平行光とする。   The first lens 205a is a collimating lens, and makes light emitted from the optical fiber 204 substantially parallel light.

第2レンズ205bは、集光レンズであり、第1レンズ205aによって略平行光とされた光を集光する。   The second lens 205b is a condensing lens, and condenses the light that has been made substantially parallel by the first lens 205a.

なお、第2集光光学系205は、3つ以上の光学素子から構成されていても良い。また、第2集光光学系205は、1つの光学素子から構成されていても良い。この場合、該1つの光学素子は集光レンズである。   The second condensing optical system 205 may be composed of three or more optical elements. Further, the second condensing optical system 205 may be composed of one optical element. In this case, the one optical element is a condenser lens.

具体的には、レーザ共振器206は、Z軸方向を長手方向とする四角柱形状であり、X軸方向に関する長さ及びY軸方向に関する長さが5mmである。そして、レーザ媒質206aは、Z軸方向に関する長さが5mmであり、屈折率が1.829である。また、可飽和吸収体206bは、初期透過率が0.50(50%)となるように調整されている。   Specifically, the laser resonator 206 has a quadrangular prism shape whose longitudinal direction is the Z-axis direction, and the length in the X-axis direction and the length in the Y-axis direction are 5 mm. The laser medium 206a has a length in the Z-axis direction of 5 mm and a refractive index of 1.829. The saturable absorber 206b is adjusted so that the initial transmittance is 0.50 (50%).

レーザ共振器206は、本実施形態では、Nd:YAG結晶及びCr:YAG結晶が、いずれもセラミックスであるため、単結晶に比べて生産コストが低く、安価である。また、Nd:YAG結晶とCr:YAG結晶の境界部が分離していないため、単一の結晶と同等の特性が得られ、機械強度的及び光学的に有利である。   In the present embodiment, since the Nd: YAG crystal and the Cr: YAG crystal are both ceramics, the laser resonator 206 is lower in production cost and cheaper than a single crystal. Further, since the boundary between the Nd: YAG crystal and the Cr: YAG crystal is not separated, characteristics equivalent to those of a single crystal can be obtained, which is advantageous in terms of mechanical strength and optical properties.

第2レンズ205bで集光された光は、レーザ媒質206aに入射される。すなわち、第2レンズ205bで集光された光によってレーザ媒質206aが励起される。なお、以下では、レーザ媒質206aに入射される光を「励起光」ともいう。   The light condensed by the second lens 205b is incident on the laser medium 206a. That is, the laser medium 206a is excited by the light condensed by the second lens 205b. Hereinafter, the light incident on the laser medium 206a is also referred to as “excitation light”.

ところで、半導体レーザとして、端面発光レーザが広く知られている。しかしながら、この端面発光レーザから射出される光は、温度に対する波長の変動が大きい。そこで、高温環境下での使用が想定される点火装置では、端面発光レーザを励起用光源に使用する場合、端面発光レーザの温度を一定に保つための精密な温度制御機構が必要になり、点火装置の大型化や高コスト化を招く。   By the way, an edge emitting laser is widely known as a semiconductor laser. However, the light emitted from the edge emitting laser has a large variation in wavelength with respect to temperature. Therefore, in an ignition device that is assumed to be used in a high temperature environment, when an edge emitting laser is used as an excitation light source, a precise temperature control mechanism is required to keep the temperature of the edge emitting laser constant. This increases the size and cost of the device.

一方、面発光レーザアレイから射出される光は、温度に対する波長の変動が端面発光レーザの約1/10である。そこで、面発光レーザアレイを励起用光源に使用する点火装置では、精密な温度制御機構を必要としない。そのため、小型かつ低コストな点火装置を実現することができる。   On the other hand, the light emitted from the surface emitting laser array has a wavelength variation with respect to temperature of about 1/10 that of the edge emitting laser. Therefore, an ignition device that uses a surface emitting laser array as an excitation light source does not require a precise temperature control mechanism. Therefore, a small and low-cost ignition device can be realized.

加えて、面発光レーザアレイは、発光領域が半導体内部にあることから端面破壊の懸念がなく、点火装置の信頼性を向上させることができる。   In addition, since the surface emitting laser array has a light emitting region inside the semiconductor, there is no fear of end face destruction, and the reliability of the ignition device can be improved.

光ファイバ204は、コア径が1.5mm、NAが0.39の光ファイバであり、光ファイバ204から射出される光のビーム品質を示すM値は約1400である。 The optical fiber 204 is an optical fiber having a core diameter of 1.5 mm and an NA of 0.39. The M 2 value indicating the beam quality of light emitted from the optical fiber 204 is about 1400.

このとき、ビームウエスト径を直径1mm程度にすると、一例として図5に示されるように、レーザ発振器内で励起光は発散し、発振に寄与しない領域が大きくなる。すなわち、発振効率は悪い。   At this time, when the beam waist diameter is about 1 mm, as shown in FIG. 5 as an example, the excitation light diverges in the laser oscillator, and the region that does not contribute to oscillation becomes large. That is, the oscillation efficiency is poor.

そこで、ビームウエスト径を直径1.5mm程度にすると、一例として図6に示されるように、レーザ発振器内で励起光は発散しにくくなり、発振に寄与しない領域が小さくなる。すなわち、発振効率は向上する。   Therefore, when the beam waist diameter is about 1.5 mm, as shown in FIG. 6 as an example, the excitation light is less likely to diverge in the laser oscillator, and the region that does not contribute to oscillation is reduced. That is, the oscillation efficiency is improved.

本実施形態では、「前記レーザ媒質内での光の体積」に対する「該光におけるビームウエスト径を直径とする円柱部分の体積」の大きさに基づいて、光ファイバから射出される光のM値と第2集光光学系からの光のビームウエスト径との関係が決定されている。 In this embodiment, M 2 of the light emitted from the optical fiber is based on the “volume of the cylindrical portion having the beam waist diameter in the light as a diameter” with respect to “the volume of the light in the laser medium”. The relationship between the value and the beam waist diameter of the light from the second condensing optical system is determined.

ここでは、光ファイバから射出された光を大気中(屈折率=1.0)で任意のレンズを用いて絞り、該絞られた光のうち、図7に示されるように、Z軸方向に関して、ビームウェスト位置を中心とした5mmの範囲を抽出する。そして、抽出された光の体積をVtとする。また、抽出された光におけるビームウェスト径を直径とする円柱部分の体積をVbとする。そして、次の(1)式で示されるように、Vtに対するVbの大きさを体積比Rv(%)と定義する。
Rv=Vb÷Vt×100 ……(1)
Here, the light emitted from the optical fiber is stopped using an arbitrary lens in the atmosphere (refractive index = 1.0), and, as shown in FIG. Then, a 5 mm range centering on the beam waist position is extracted. And the volume of the extracted light is set to Vt. Further, the volume of the cylindrical portion having the beam waist diameter in the extracted light as a diameter is defined as Vb. Then, as indicated by the following equation (1), the magnitude of Vb with respect to Vt is defined as a volume ratio Rv (%).
Rv = Vb ÷ Vt × 100 (1)

本実施形態では、図8に示されるように、面発光レーザアレイ201における複数の発光部が設けられている領域の直径は、約9mmである。そして、面発光レーザアレイ201から射出される光のパワーは、約300Wである。但し、各光学部材の位置誤差や形状誤差などにより、光ファイバ204から射出される光のパワーは約200Wである。   In the present embodiment, as shown in FIG. 8, the diameter of the region where the plurality of light emitting units is provided in the surface emitting laser array 201 is about 9 mm. The power of light emitted from the surface emitting laser array 201 is about 300 W. However, the power of the light emitted from the optical fiber 204 is about 200 W due to the position error and shape error of each optical member.

発明者等は、本実施形態において、体積比Rvが45%以上であれば、エンジン点火に必要なレーザ共振器の出力を得ることができるという新しい知見を得た。このとき、レーザ共振器は、エンジン稼働時を想定し、約100℃に加熱した際に、500μ秒中に、2.5mJのパルス光を4パルス出力することができた。なお、2.5mJのパルス光を4パルス出力できれば、エンジンを安定して稼働させることが可能である(常包正樹、他5名、「マイクロレーザーによるエンジン点火」、レーザー研究、第37巻第4号、p283−p289、2009年4月、参照)。   The inventors obtained new knowledge that, in this embodiment, if the volume ratio Rv is 45% or more, the output of the laser resonator necessary for engine ignition can be obtained. At this time, the laser resonator was able to output four pulses of 2.5 mJ pulsed light within 500 μsec when heated to about 100 ° C., assuming that the engine was in operation. If 4 pulses of 2.5 mJ pulsed light can be output, it is possible to operate the engine stably (Masaki Tokibu, five others, “Engine Ignition with Microlasers”, Laser Research, Vol. 37, Vol. 4, p283-p289, April 2009).

図9には、体積比Rvが45%のときの、光ファイバ204から射出される光のM値と第2集光光学系205からの光のビームウェスト径(直径)Dとの関係が示されている。この関係は、次の(2)式で示されることが判明した。
値=769.1×D−53.166×D ……(2)
FIG. 9 shows the relationship between the M 2 value of the light emitted from the optical fiber 204 and the beam waist diameter (diameter) D of the light from the second condensing optical system 205 when the volume ratio Rv is 45%. It is shown. It was found that this relationship is expressed by the following equation (2).
M 2 value = 769.1 × D 2 −53.166 × D (2)

そして、次の(3)式が満足されると、体積比Rvは45%以上となる。
値≦769.1×D−53.166×D ……(3)
When the following expression (3) is satisfied, the volume ratio Rv is 45% or more.
M 2 value ≦ 769.1 × D 2 −53.166 × D (3)

すなわち、上記(3)式が満足されると、エンジン点火に必要なレーザ共振器の出力を得ることができる。本実施形態では、M値が1400であるため、次の(4)式が満足されるように設定されている。
769.1×D−53.166×D≧1400 ……(4)
That is, when the above expression (3) is satisfied, the output of the laser resonator necessary for engine ignition can be obtained. In the present embodiment, since M 2 value of 1400 is set as follows: (4) is satisfied.
769.1 × D 2 −53.166 × D ≧ 1400 (4)

上記(4)式を解くと、D≧1.385mmとなる。本実施形態では、ビームウェスト径Dが1.60mm(1/e)となるように設定されている。 When the above equation (4) is solved, D ≧ 1.385 mm. In this embodiment, the beam waist diameter D is set to 1.60 mm (1 / e 2 ).

ところで、一例として図10に示されるように、レーザ媒質206aに入射した光がレーザ媒質206a内を通過する際に、レーザ媒質206aの側面に当たると、レーザ媒質206a内に励起光が戻り、レーザ媒質206a内で熱が発生し、レーザ媒質206aの特性に悪影響を与えるおそれがある。また、場合によっては、レーザ媒質206aの側面で反射された励起光がレーザ媒質206a内で増幅され、望まない寄生発振が生じるおそれがある。この寄生発振は不要な発振であり、本来の光の増幅に使われるべき励起エネルギーを消費してしまうため、レーザ共振器の出力低下をもたらす。   As an example, as shown in FIG. 10, when light incident on the laser medium 206a passes through the laser medium 206a and hits the side surface of the laser medium 206a, excitation light returns to the laser medium 206a, and the laser medium Heat may be generated in 206a, which may adversely affect the characteristics of the laser medium 206a. In some cases, the excitation light reflected by the side surface of the laser medium 206a is amplified in the laser medium 206a, and unwanted parasitic oscillation may occur. This parasitic oscillation is an unnecessary oscillation and consumes excitation energy that should be used for amplification of the original light, resulting in a decrease in the output of the laser resonator.

そこで、本実施形態では、レーザ媒質206aに入射した光がレーザ媒質206a内を通過する際に、レーザ媒質206aの側面に当たらないように設定されている(図11参照)。   Therefore, in the present embodiment, it is set so that the light incident on the laser medium 206a does not hit the side surface of the laser medium 206a when passing through the laser medium 206a (see FIG. 11).

また、一例として図12に示されるように、レーザ媒質206aの入射端面(第1の面)よりも、励起光のビーム径のほうが大きいと、励起光の一部はレーザ媒質206aの側面に当たり、励起光がそこで反射される。この場合、励起光のエネルギーがQスイッチレーザに変換されず、発振効率が低下する。   As an example, as shown in FIG. 12, when the beam diameter of the excitation light is larger than the incident end face (first surface) of the laser medium 206a, a part of the excitation light hits the side surface of the laser medium 206a. The excitation light is reflected there. In this case, the energy of the excitation light is not converted to the Q-switched laser, and the oscillation efficiency is reduced.

そこで、本実施形態では、レーザ媒質206aの入射端面(第1の面)の大きさが、励起光のビーム径よりも大きくなるように設定されている(図13参照)。   Therefore, in the present embodiment, the size of the incident end surface (first surface) of the laser medium 206a is set to be larger than the beam diameter of the excitation light (see FIG. 13).

以上の説明から明らかなように、本実施形態に係るレーザ装置200では、面発光レーザアレイ201と第1集光光学系203とによって、本発明のレーザ装置における光源装置が構成されている。また、本実施形態に係るレーザ装置200では、第2集光光学系205によって、本発明のレーザ装置における光学系が構成され、光ファイバ204によって、本発明のレーザ装置における伝送部材が構成されている。   As is apparent from the above description, in the laser device 200 according to the present embodiment, the surface emitting laser array 201 and the first condensing optical system 203 constitute a light source device in the laser device of the present invention. In the laser apparatus 200 according to the present embodiment, the second condensing optical system 205 constitutes an optical system in the laser apparatus of the present invention, and the optical fiber 204 constitutes a transmission member in the laser apparatus of the present invention. Yes.

そして、本実施形態に係る点火装置301では、射出光学系210によって、本発明の点火装置における「レーザ装置からの光を集光する光学系」が構成されている。   In the ignition device 301 according to this embodiment, the emission optical system 210 constitutes the “optical system for condensing light from the laser device” in the ignition device of the present invention.

以上説明したように、本実施形態に係るレーザ装置200は、面発光レーザアレイ201、第1集光光学系203、光ファイバ204、第2集光光学系205、及びレーザ共振器206などを備えている。   As described above, the laser apparatus 200 according to this embodiment includes the surface emitting laser array 201, the first condensing optical system 203, the optical fiber 204, the second condensing optical system 205, the laser resonator 206, and the like. ing.

面発光レーザアレイ201は、励起用光源であり、面発光レーザアレイ201から射出された光は、第1集光光学系203、光ファイバ204、及び第2集光光学系205を介して、励起光としてレーザ共振器206に入射される。   The surface emitting laser array 201 is an excitation light source, and light emitted from the surface emitting laser array 201 is excited via the first condensing optical system 203, the optical fiber 204, and the second condensing optical system 205. The light enters the laser resonator 206 as light.

レーザ共振器206は、Qスイッチレーザであり、レーザ媒質206a、及び可飽和吸収体206bを有している。   The laser resonator 206 is a Q-switched laser, and includes a laser medium 206a and a saturable absorber 206b.

そして、体積比Rvに基づいて、光ファイバ204から射出される光のM値と第2集光光学系205からの光のビームウエスト径との関係が決定されている。すなわち、レーザ媒質206aのZ軸方向に関する長さは5mmであり、「レーザ媒質206a内での光の体積」に対する「該光におけるビームウエスト径を直径とする円柱部分の体積」の大きさに対応する体積比Rvは45%以上であり、光ファイバ204から射出される光のM値と第2集光光学系205からの光のビームウェスト径Dとの関係が上記(3)式を満足するように設定されている。また、レーザ媒質206a内を通過する光がレーザ媒質206aの側面に当たらないように設定されている。さらに、レーザ媒質206aの入射端面(第1の面)の大きさが、励起光のビーム径よりも大きくなるように設定されている。この場合は、発振効率を向上させることができる。 Based on the volume ratio Rv, the relationship between the M 2 value of the light emitted from the optical fiber 204 and the beam waist diameter of the light from the second condensing optical system 205 is determined. That is, the length of the laser medium 206a in the Z-axis direction is 5 mm, and corresponds to the size of “the volume of the cylindrical portion having the beam waist diameter in the light as a diameter” with respect to the “volume of light in the laser medium 206a”. The volume ratio Rv is 45% or more, and the relationship between the M 2 value of the light emitted from the optical fiber 204 and the beam waist diameter D of the light from the second condensing optical system 205 satisfies the above expression (3). It is set to be. Further, the light passing through the laser medium 206a is set so as not to hit the side surface of the laser medium 206a. Furthermore, the size of the incident end surface (first surface) of the laser medium 206a is set to be larger than the beam diameter of the excitation light. In this case, the oscillation efficiency can be improved.

そして、点火装置301は、レーザ装置200を備えているため、安定した点火を効率良く行うことができる。   Since the ignition device 301 includes the laser device 200, stable ignition can be performed efficiently.

また、エンジン300は、点火装置301を備えているため、結果として、効率化を図ることができる。   Further, since engine 300 includes ignition device 301, efficiency can be improved as a result.

なお、上記実施形態において、射出光学系210は、単一の光学素子からなっていても良いし、複数の光学素子からなっていても良い。   In the above embodiment, the emission optical system 210 may be composed of a single optical element or a plurality of optical elements.

また、上記実施形態において、励起用光源として面発光レーザアレイが用いられ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い。   Moreover, in the said embodiment, although the case where a surface emitting laser array was used as a light source for excitation was demonstrated, it is not limited to this.

また、上記実施形態では、光ファイバ204から射出される光のパワーが200Wの場合について説明したが、これに限定されるものではない。なお、光ファイバ204から射出される光のパワーは200W以上が好ましい。   Moreover, although the said embodiment demonstrated the case where the power of the light inject | emitted from the optical fiber 204 was 200 W, it is not limited to this. The power of light emitted from the optical fiber 204 is preferably 200 W or more.

また、上記実施形態では、光ファイバ204から射出される光のM値が1400の場合について説明したが、これに限定されるものではない。光ファイバ204から射出される光のM値に応じて第2集光光学系205からの光のビームウェスト径を決定することにより、上記実施形態と同様な効果を得ることができる。 Further, in the above embodiment, the M 2 value of the light emitted from the optical fiber 204 has been described for the case of 1400, but is not limited thereto. By determining the beam waist diameter of the light from the second condensing optical system 205 according to the M 2 value of the light emitted from the optical fiber 204, the same effect as in the above embodiment can be obtained.

また、上記実施形態では、レーザ媒質206aのZ軸方向に関する長さが5mmの場合について説明したが、これに限定されるものではない。なお、レーザ媒質206aのZ軸方向に関する長さがあまり小さいと、レーザ共振器206から射出されるレーザ光の品質が低下する。そこで、レーザ媒質206aのZ軸方向に関する長さは5mm以上が好ましい。   Moreover, although the said embodiment demonstrated the case where the length regarding the Z-axis direction of the laser medium 206a was 5 mm, it is not limited to this. If the length of the laser medium 206a in the Z-axis direction is too small, the quality of the laser light emitted from the laser resonator 206 is degraded. Therefore, the length of the laser medium 206a in the Z-axis direction is preferably 5 mm or more.

また、レーザ装置200は、レーザアニール装置やレーザ加工機に用いることができる。   The laser device 200 can be used in a laser annealing device or a laser processing machine.

《レーザアニール装置》
一例として図14(A)及び図14(B)に、レーザ装置200を有するレーザアニール装置1000の概略構成が示されている。このレーザアニール装置1000は、光源1010、光学系1020、テーブル装置1030、及び制御装置などを備えている。
<Laser annealing equipment>
As an example, FIG. 14A and FIG. 14B show a schematic configuration of a laser annealing apparatus 1000 having a laser apparatus 200. The laser annealing apparatus 1000 includes a light source 1010, an optical system 1020, a table apparatus 1030, a control apparatus, and the like.

光源1010は、前述したレーザ装置200を有し、レーザ光を射出することができる。光学系1020は、光源1010から射出されたレーザ光を対象物Pの表面に導光する。テーブル装置1030は、対象物Pが載置されるテーブルを有している。該テーブルは、少なくともY軸方向に沿って移動することができる。   The light source 1010 includes the laser device 200 described above and can emit laser light. The optical system 1020 guides the laser light emitted from the light source 1010 to the surface of the object P. The table device 1030 has a table on which the object P is placed. The table can move at least along the Y-axis direction.

例えば、対象物Pがアモルファスシリコン(a−Si)の場合、レーザ光が照射されると、アモルファスシリコン(a−Si)は、温度が上昇し、その後、徐々に冷却されることによって結晶化し、ポリシリコン(p−Si)になる。   For example, in the case where the object P is amorphous silicon (a-Si), when irradiated with laser light, the amorphous silicon (a-Si) is crystallized by increasing the temperature and then gradually cooling, It becomes polysilicon (p-Si).

このレーザアニール装置1000は、光源1010がレーザ装置200を有しているため、処理効率を向上させることができる。   In this laser annealing apparatus 1000, since the light source 1010 has the laser apparatus 200, the processing efficiency can be improved.

《レーザ加工機》
一例として図15に、前述したレーザ装置200を有するレーザ加工機3000の概略構成が示されている。このレーザ加工機3000は、光源3010、光学系3100、対象物Pが載置されるテーブル3150、テーブル駆動装置3160、操作パネル3180及び制御装置3200などを備えている。
<Laser processing machine>
As an example, FIG. 15 shows a schematic configuration of a laser processing machine 3000 having the laser device 200 described above. The laser processing machine 3000 includes a light source 3010, an optical system 3100, a table 3150 on which an object P is placed, a table driving device 3160, an operation panel 3180, a control device 3200, and the like.

光源3010は、レーザ装置200を有し、制御装置3200の指示に基づいてレーザ光を射出する。光学系3100は、光源3010から射出されたレーザ光を対象物Pの表面近傍で集光させる。テーブル駆動装置3160は、制御装置3200の指示に基づいて、テーブル3150をX軸方向、Y軸方向、及びZ軸方向に移動させる。   The light source 3010 has a laser device 200 and emits laser light based on an instruction from the control device 3200. The optical system 3100 focuses the laser light emitted from the light source 3010 in the vicinity of the surface of the object P. The table driving device 3160 moves the table 3150 in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction based on instructions from the control device 3200.

操作パネル3180は、作業者が各種設定を行うための複数のキー、及び各種情報を表示するための表示器を有している。制御装置3200は、操作パネル3180からの各種設定情報に基づいて、光源3010及びテーブル駆動装置3160を制御する。   The operation panel 3180 has a plurality of keys for the operator to make various settings and a display for displaying various information. The control device 3200 controls the light source 3010 and the table driving device 3160 based on various setting information from the operation panel 3180.

このレーザ加工機3000は、光源3010がレーザ装置200を有しているため、加工(例えば、切断や溶接)の処理効率を向上させることができる。   In the laser processing machine 3000, since the light source 3010 has the laser device 200, the processing efficiency of processing (for example, cutting and welding) can be improved.

なお、レーザ加工機3000は、複数の光源3010を有しても良い。   Note that the laser processing machine 3000 may include a plurality of light sources 3010.

また、前述したレーザ装置200は、レーザアニール装置及びレーザ加工機以外のレーザ光を利用する装置にも好適である。例えば、レーザ装置200を表示装置の光源に用いても良い。   Further, the laser apparatus 200 described above is also suitable for an apparatus using laser light other than a laser annealing apparatus and a laser processing machine. For example, the laser device 200 may be used as a light source for a display device.

200…レーザ装置、201…面発光レーザアレイ(光源装置の一部)、203…第1集光光学系(光源装置の一部)、204…光ファイバ(伝送部材)、205…第2集光光学系(光伝送部材からの光を集光する光学系)、205a…第1レンズ、205b…第2レンズ、206…レーザ共振器、206a…レーザ媒質、206b…可飽和吸収体、210…射出光学系(レーザ装置からの光を集光する光学系)、212…保護部材、220…駆動装置、222…エンジン制御装置、300…エンジン(内燃機関)、301…点火装置、302…燃料噴出機構、303…排気機構、304…燃焼室、305…ピストン、1000…レーザアニール装置、1010…光源、1020…光学系、1030…テーブル装置、3000…レーザ加工機、3010…光源、3100…光学系、3150…テーブル、3160…テーブル駆動装置、3180…操作パネル、3200…制御装置、P…対象物。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 200 ... Laser apparatus, 201 ... Surface emitting laser array (a part of light source device), 203 ... 1st condensing optical system (a part of light source device), 204 ... Optical fiber (transmission member), 205 ... 2nd condensing Optical system (optical system for condensing light from the optical transmission member), 205a ... first lens, 205b ... second lens, 206 ... laser resonator, 206a ... laser medium, 206b ... saturable absorber, 210 ... eject Optical system (optical system for condensing light from the laser device), 212... Protection member, 220... Drive device, 222... Engine control device, 300 ... engine (internal combustion engine), 301 ... ignition device, 302. , 303 ... exhaust mechanism, 304 ... combustion chamber, 305 ... piston, 1000 ... laser annealing device, 1010 ... light source, 1020 ... optical system, 1030 ... table device, 3000 ... laser processing machine 3010 ... light source, 3100 ... optical system, 3150 ... table, 3160 ... table drive apparatus, 3180 ... control panel, 3200 ... control unit, P ... object.

特表2013−545280号公報Special table 2013-545280 gazette 特開2014−192166号公報JP 2014-192166 A

Claims (15)

光源装置と、
前記光源装置からの光を伝送する光伝送部材と、
前記光伝送部材からの光を集光する光学系と、
レーザ媒質を含み、前記光学系からの光によって励起されるレーザ共振器とを備え、
「前記レーザ媒質内での光の体積」に対する「該光におけるビームウエスト径を直径とする円柱部分の体積」の大きさに基づいて、前記光伝送部材から射出される光のM値と前記光学系からの光のビームウエスト径との関係が決定されているレーザ装置。
A light source device;
An optical transmission member for transmitting light from the light source device;
An optical system for collecting light from the light transmission member;
A laser resonator including a laser medium and excited by light from the optical system,
Based on the size of “the volume of the cylindrical portion whose diameter is the beam waist diameter in the light” relative to “the volume of light in the laser medium”, the M 2 value of the light emitted from the optical transmission member and the A laser apparatus in which a relationship with a beam waist diameter of light from an optical system is determined.
前記光伝送部材から射出される光のM値と前記光学系からの光のビームウエスト径との関係は、
前記光学系からの光について、大気中において、該光の進行方向に関して、ビームウェスト位置を中心として前記レーザ媒質の長さに対応した範囲を抽出し、該抽出された光の体積をVt、該抽出された光におけるビームウェスト径を直径とする円柱部分の体積をVbとしたとき、Vb÷Vt×100で得られる体積比(%)に基づいて、決定されていることを特徴とする請求項1に記載のレーザ装置。
The relationship between the M 2 value of light emitted from the light transmission member and the beam waist diameter of light from the optical system is as follows:
For the light from the optical system, in the atmosphere, the range corresponding to the length of the laser medium is extracted with the beam waist position as the center with respect to the traveling direction of the light, the volume of the extracted light is Vt, The volume is determined based on a volume ratio (%) obtained by Vb ÷ Vt × 100, where Vb is a volume of a cylindrical portion having a beam waist diameter in the extracted light as a diameter. 2. The laser device according to 1.
前記レーザ媒質の長さは5mmであり、前記体積比(%)が45%以上となるように、前記光伝送部材から射出される光のM値と前記光学系からの光のビームウエスト径との関係が決定されていることを特徴とする請求項2に記載のレーザ装置。 The length of the laser medium is 5 mm, and the M 2 value of the light emitted from the optical transmission member and the beam waist diameter of the light from the optical system so that the volume ratio (%) is 45% or more. The laser device according to claim 2, wherein the relationship is determined. 前記光伝送部材から射出される光のM値と前記光学系からの光のビームウエスト径(直径)Dとの関係は、M値≦769.1×D−53.166×D、であることを特徴とする請求項3に記載のレーザ装置。 The relationship between the M 2 value of the light emitted from the optical transmission member and the beam waist diameter (diameter) D of the light from the optical system is M 2 value ≦ 769.1 × D 2 −53.166 × D, The laser device according to claim 3, wherein: 前記レーザ媒質に入射した光は、前記レーザ媒質の側面に当たることなく前記レーザ媒質内を通過することを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載のレーザ装置。   The laser apparatus according to claim 1, wherein the light incident on the laser medium passes through the laser medium without hitting a side surface of the laser medium. 前記レーザ共振器に入射する光のビーム径は、前記レーザ共振器の入射端面の大きさよりも小さいことを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載のレーザ装置。   The laser apparatus according to claim 1, wherein a beam diameter of light incident on the laser resonator is smaller than a size of an incident end face of the laser resonator. 前記光伝送部材は、光ファイバであることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載のレーザ装置。   The laser device according to claim 1, wherein the optical transmission member is an optical fiber. 前記光源装置は、垂直共振器型の面発光レーザを含むことを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載のレーザ装置。   The laser device according to claim 1, wherein the light source device includes a vertical cavity surface emitting laser. 前記レーザ共振器は、Qスイッチレーザであることを特徴とする請求項1〜8のいずれか一項に記載のレーザ装置。   The laser device according to claim 1, wherein the laser resonator is a Q-switched laser. 前記レーザ共振器は、可飽和吸収体を含むことを特徴とする請求項9に記載のレーザ装置。   The laser device according to claim 9, wherein the laser resonator includes a saturable absorber. 前記レーザ媒質はNdがドープされたYAG結晶であり、前記可飽和吸収体はCrがドープされたYAG結晶であることを特徴とする請求項10に記載のレーザ装置。   11. The laser device according to claim 10, wherein the laser medium is a YAG crystal doped with Nd, and the saturable absorber is a YAG crystal doped with Cr. 前記光伝送部材から射出される光のパワーは、200W以上であることを特徴とする請求項1〜11のいずれか一項に記載のレーザ装置。   The laser device according to claim 1, wherein the power of light emitted from the optical transmission member is 200 W or more. 前記レーザ媒質の長さは、5mm以上であることを特徴とする請求項1〜12のいずれか一項に記載のレーザ装置。   The laser device according to claim 1, wherein the length of the laser medium is 5 mm or more. 請求項1〜13のいずれか一項に記載のレーザ装置と、
前記レーザ装置からの光を集光する光学系とを備える点火装置。
A laser device according to any one of claims 1 to 13,
And an optical system that collects light from the laser device.
燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成する内燃機関において、
前記燃料に点火するための請求項14に記載の点火装置を備える内燃機関。
In an internal combustion engine that generates combustion gas by burning fuel,
An internal combustion engine comprising the ignition device according to claim 14 for igniting the fuel.
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