JP6495059B2 - レーザアレイデバイス - Google Patents

Description

本発明は、レーザアレイデバイス、特に、温度上昇抑制機構を備えるレーザアレイデバイスに関する。

レーザの出力を高くするために、複数のレーザ光を重ね合せる技術が知られている。

関連する技術として、特許文献１には、画像形成装置が記載されている。特許文献１に記載の画像形成装置は、レーザ光源から斜設ミラーに至る光学系を覆う筐体と、筐体を冷却する冷却ファンとを備える。

また、非特許文献１には、シードレーザ（Ｓｅｅｄ ｌａｓｅｒ）と、ファイバースプリッタ（Ｆｉｂｅｒ ｓｐｌｉｔｔｅｒ）と、位相変換器（Ｐｈａｓｅ ｓｈｉｆｔｅｒｓ）と、ファイバー増幅器（Ｆｉｂｅｒ ａｍｐｌｉｆｉｅｒｓ）と、ファイバーアレイトランスミッター（Ｆｉｂｅｒ ａｒｒａｙ ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ）とを備えるファイバーアレイシステムが記載されている。非特許文献１において、ファイバースプリッタは、シードレーザから受け取るレーザ光を分割する。位相変換器は、分割されたレーザ光の位相をシフトさせる。ファイバー増幅器は、位相変換器から受け取るレーザ光を増幅する。ファイバーアレイトランスミッターは、ファイバー増幅器から受け取る複数のレーザ光を、標的（Ｔａｒｇｅｔ）に向かって集束させる。

特許第５２５５７９５号公報

Mikhail Vorontsov et al., "Coherent Beam Combining and Atmospheric Compensation with Adaptive Fiber Array Systems", Coherent Laser Beam Combining, First Edition. Edited by Arnaud Brignon, 2013, p.167-191

本発明の目的は、鏡筒の温度上昇を抑制することにより、光学性能の劣化を防止するレーザアレイデバイスを提供することにある。

この発明のこれらの目的とそれ以外の目的と利益とは以下の説明と添付図面とによって容易に確認することができる。

以下に、発明を実施するための形態で使用される番号・符号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号・符号は、特許請求の範囲の記載と発明を実施するための形態との対応関係の一例を示すために、参考として、括弧付きで付加されたものである。よって、括弧付きの記載により、特許請求の範囲は、限定的に解釈されるべきではない。

いくつかの実施形態において、レーザアレイデバイスは、第１レーザ光（１）が通過する第１鏡筒（１０）と、第２レーザ光（２）が通過する第２鏡筒（２０）とを含む複数の鏡筒（１０、２０）と、前記複数の鏡筒（１０、２０）が互いに平行となるように前記複数の鏡筒を支持する支持機構（７２、７４）と、前記第１鏡筒（１０）内に配置される少なくとも１つの第１レンズ（１２）と、前記第２鏡筒（２０）内に配置される少なくとも１つの第２レンズ（２２）と、前記第１鏡筒（１０）に配置され、前記第１鏡筒（１０）の温度上昇を抑制する第１の温度上昇抑制機構（１１０）と、を具備する。

上記レーザアレイデバイスにおいて、前記第２鏡筒（２０）に配置され、前記第２鏡筒（２０）の温度上昇を抑制する第２の温度上昇抑制機構（２１０）を、更に具備してもよい。

上記レーザアレイデバイスにおいて、前記第１の温度上昇抑制機構（１１０）は、前記第２の温度上昇抑制機構（１２０）とは異なるタイプの温度上昇抑制機構を含んでいてもよい。

上記レーザアレイデバイスにおいて、前記第１鏡筒（１０）は、前記複数の鏡筒によって囲まれていてもよい。また、前記第１の温度上昇抑制機構（１１０）は、少なくとも２つの種類の温度上昇抑制機構を含んでいてもよい。

上記レーザアレイデバイスにおいて、前記第１の温度上昇抑制機構（１１０）は、少なくとも３つの種類の温度上昇抑制機構を含んでいてもよい。

上記レーザアレイデバイスにおいて、前記第１の温度上昇抑制機構（１１０）は、前記第１鏡筒（１０）に配置される第１冷媒流路（１１０Ａ、１１０Ｂ）を含んでいてもよい。

上記レーザアレイデバイスにおいて、前記第１冷媒流路は、前記第１鏡筒（１０）の壁（１４）の内部に配置される第１内部冷媒流路（１１０Ａ）を含んでいてもよい。

上記レーザアレイデバイスにおいて、前記第１冷媒流路は、前記第１鏡筒（１０）の外周面（１４ｂ）上に配置される第１外部冷媒流路（１１０Ｂ）を含んでいてもよい。

上記レーザアレイデバイスにおいて、前記第１冷媒流路（１１０Ａ、１１０Ｂ）は、第１鏡筒後部（１０Ｒ）において、第１鏡筒前部（１０Ｆ）よりも密に配置されてもよい。

上記レーザアレイデバイスにおいて、前記複数の鏡筒が内部に配置される筐体（７０）を更に備えていてもよい。前記筐体（７０）は、前記第１レーザ光が入射する側の入射側端壁（７２）と、前記第１レーザ光が出射する側の出射側端壁（７４）とを備えていてもよい。前記第１冷媒流路（１１０Ａ、１１０Ｂ）に冷媒を供給する第１冷媒入口ポート（１１０ａ１）、および、前記第１冷媒流路（１１０Ａ、１１０Ｂ）から冷媒を排出する第１冷媒出口ポート（１１０ａ２）は、前記第１鏡筒（１０）における前記第１レーザ光が入射する側の端面（１６ａ）、または、前記入射側端壁（７２）に配置されてもよい。

上記レーザアレイデバイスにおいて、前記第１の温度上昇抑制機構（１１０）は、前記第１鏡筒（１０）の内周面（１４ａ）に配置される第１のレーザ光反射材（１１０Ｃ）を含んでいてもよい。

上記レーザアレイデバイスにおいて、前記第１の温度上昇抑制機構（１１０）は、前記第１鏡筒（１０）の外周面（１４ｂ）に配置される第１放熱突起（１１０Ｄ）を含んでいてもよい。

上記レーザアレイデバイスにおいて、前記第２の温度上昇抑制機構（２１０）は、第２放熱突起（２１０Ｄ）を含んでいてもよい。

上記レーザアレイデバイスにおいて、前記第２放熱突起（２１０Ｄ）は、前記複数の鏡筒が存在しない領域に向けて突出するように配置されてもよい。

上記レーザアレイデバイスにおいて、前記第１鏡筒（１０）は、前記複数の鏡筒によって囲まれていてもよい。また、前記第１鏡筒（１０）には、放熱突起が配置されなくてもよい。

本発明により、鏡筒の温度上昇を抑制することにより、光学性能の劣化を防止するレーザアレイデバイスが提供できる。

図１は、レーザ光の照射状態を模式的に示す概略側面図である。 図２は、レーザ光の照射状態を模式的に示す概略側面図である。 図３は、レーザ光の照射状態を模式的に示す概略側面図である。 図４は、レーザアレイデバイスの構成の一例を模式的に示す概略斜視図である。 図５は、図４の平面Ｂにおける断面を示す概略断面図である。 図６Ａは、第１鏡筒のうちの半筒部分を図５における矢印Ｃで示される方向から見た概略斜視図である。 図６Ｂは、第１鏡筒のうちの残りの半筒部分を図５における矢印Ｄで示される方向から見た概略斜視図である。 図６Ｃは、第１鏡筒のうちの半筒部分を図５における矢印Ｃで示される方向から見た概略斜視図である。 図６Ｄは、第１鏡筒のうちの残りの半筒部分を図５における矢印Ｄで示される方向から見た概略斜視図である。 図６Ｅは、第１鏡筒のうちの半筒部分を図５における矢印Ｃで示される方向から見た概略斜視図である。 図６Ｆは、第１鏡筒のうちの半筒部分を図５における矢印Ｄで示される方向から見た概略斜視図である。 図６Ｇは、第１鏡筒のうちの半筒部分を図５における矢印Ｃで示される方向から見た概略斜視図である。 図６Ｈは、第１鏡筒のうちの残りの半筒部分を図５における矢印Ｄで示される方向から見た概略斜視図である。 図６Ｉは、第１鏡筒のうちの半筒部分を図５における矢印Ｃで示される方向から見た概略斜視図である。 図６Ｊは、第１鏡筒のうちの残りの半筒部分を図５における矢印Ｄで示される方向から見た概略斜視図である。 図６Ｋは、第１鏡筒のうちの半筒部分を図５における矢印Ｃで示される方向から見た概略斜視図である。 図６Ｌは、第１鏡筒のうちの残りの半筒部分を図５における矢印Ｄで示される方向から見た概略斜視図である。 図６Ｍは、第２鏡筒のうちの半筒部分を図５における矢印Ｅで示される方向から見た概略斜視図である。 図６Ｎは、第２鏡筒のうちの残りの半筒部分を図５における矢印Ｆで示される方向から見た概略斜視図である。 図７は、レーザアレイデバイスを含むレーザ照射システムを模式的に示す機能ブロック図である。 図８は、レーザアレイデバイスの構成の一例を模式的に示す概略斜視図である。 図９は、第１鏡筒の構成の一例を模式的に示す概略斜視図である。 図１０は、図９に示された第１鏡筒の展開図である。 図１１は、図９に示された第１鏡筒の展開図である。 図１２は、第２鏡筒の構成の一例を模式的に示す概略斜視図である。 図１３は、第２鏡筒を模式的に示す概略断面図である。 図１４は、第１鏡筒乃至第４鏡筒の断面図であって、第１鏡筒の長手方向に垂直な面における断面図である。 図１５は、筐体をＸ軸正の方向から負の方向に向かって見た概略正面図である。 図１６は、鏡筒を模式的に示す概略断面図である。 図１７は、レーザアレイデバイスの構成の一例を模式的に示す概略斜視図である。 図１８Ａは、第１鏡筒の伸びにより、焦点位置が移動する様子を示す概略縦断面図である。 図１８Ｂは、第１鏡筒内に配置されたレンズの歪みにより、レンズの集光性能が低下する様子を示す概略縦断面図である。 図１８Ｃは、第１鏡筒が、第１鏡筒の長手方向中心軸に対して非対称に伸びることにより、焦点位置が移動する様子を示す概略縦断面図である。

以下、実施形態に係るレーザアレイデバイスに関して、添付図面を参照して説明する。

（用語の定義）
本明細書において、「スポット径」とは、レーザ光の進行方向に垂直な断面におけるレーザ光の直径を意味する。スポット径は、例えば、当該断面におけるレーザ光の強度が、当該断面におけるレーザ光の最大強度の１／ｅ^２（ｅは自然対数の底）となる部分の直径である。

本明細書において、第１鏡筒の長手方向に平行な軸をＸ軸と定義する。第１鏡筒において、第１レーザ光が進む方向を、Ｘ軸正の方向と定義する。

（発明者によって認識された事項）
図１乃至図３を参照して、発明者によって認識された事項について説明する。図１乃至図３は、レーザ光の照射状態を模式的に示す概略側面図である。

図１に記載の例では、第１レーザ光１と第２レーザ光２とが、標的５に向けて照射されている。第１レーザ光１の進行方向は、集光レンズ８（例えば、凸レンズ）によって、標的５に向かう方向に変更される。なお、図１に記載の例において、集光レンズ８に入射する第１レーザ光１のスポット径は、Ｄ１である。第２レーザ光２の進行方向は、集光レンズ８によって、標的５に向かう方向に変更される。なお、図１に記載の例において、集光レンズ８に入射する第２レーザ光２のスポット径は、Ｄ２である。第１レーザ光１と第２レーザ光とは、重ね合せられ、重ね合せられた合成レーザ光６が標的５に到達する。

図２は、合成レーザ光の強度を増加させる方法を示す。図２に記載の例では、第１レーザ光１のスポット径が、第１鏡筒１０内に配置された光学要素によって、拡大される。その結果、集光レンズ８に入射する第１レーザ光１のスポット径は、Ｄ１’（Ｄ１’＞Ｄ１）となる。また、第２レーザ光２のスポット径が、第２鏡筒２０内に配置された光学要素によって、拡大される。その結果、集光レンズ８に入射する第２レーザ光２のスポット径は、Ｄ２’（Ｄ２’＞Ｄ２）となる。集光レンズ８に入射する第１レーザ光１のスポット径Ｄ１’を拡大し、集光レンズ８に入射する第２レーザ光２のスポット径Ｄ２’を拡大した場合、焦点（標的５の存在位置）における各レーザ光のエネルギ密度を高くすることが可能である。その結果、合成レーザ光６の強度が増加する。

図２のＡ−Ａ矢視断面における第１レーザ光１の強度分布は、第１鏡筒１０が存在しないと仮定した場合、図２においてｆで示される曲線（例えば、ガウス分布曲線）となる。しかし、実際には、第１鏡筒１０が存在するため、強度分布ｆで示されるレーザ光のうち、領域ａおよび領域ｂの部分は、第１鏡筒１０に入射することとなる。第１鏡筒１０に入射するレーザ光の部分のうちの大部分は、熱エネルギに変換される。その結果、第１鏡筒１０の温度は上昇する。

図２に記載の例では、第１鏡筒１０は、周囲に熱を発散することが可能であるため、第１レーザ光による第１鏡筒１０の温度上昇は、大きな問題とはならない。同様に、第２鏡筒２０は、周囲に熱を発散することが可能であるため、第２レーザ光による第２鏡筒２０の温度上昇は、大きな問題とはならない。

次に、図３に示されるように、第１鏡筒１０と第２鏡筒２０とを、互いに近接配置することを想定する。発明者は、第１鏡筒１０と第２鏡筒２０とを互いに近接配置することによる効果として、合成レーザ光６の奥行Ｌ１（換言すれば、第１レーザ光と第２レーザ光とが重なっている部分の長さ）が長くなることを認識した。合成レーザ光６の奥行が長くなることにより、レーザ光の照準が、標的５に対して奥行方向にずれた場合でも、重ね合せられた合成レーザ光６が効果的に標的５に到達する。また、鏡筒同士の距離を近づけることにより、集光レンズ８に入射するレーザ光全体のエネルギ密度を増加させることができる。その結果、レーザ光全体の集光特性が向上する。また、鏡筒１０と鏡筒２０との間の距離を小さくすることにより、集光レンズ８に向けてレーザ光を射出する他の鏡筒を追加的に配置することが可能となる。その結果、レーザ光全体のエネルギ密度を更に増加させることができる。

他方、図３に示されるように、第１鏡筒１０と第２鏡筒２０とを、互いに近接配置する場合、第１鏡筒１０の周囲の温度は、第２鏡筒２０の存在により上昇する。また、第２鏡筒２０から発散される熱の一部が、第１鏡筒１０に入射する。このため、図３に記載の例では、図２に記載の例と比較して、第１鏡筒１０の温度上昇が大きい。同様に、図３に記載の例では、図２に記載の例と比較して、第２鏡筒２０の温度上昇が大きい。

第１鏡筒１０の温度上昇の結果、第１鏡筒１０には歪が生じる。第１鏡筒１０が歪むことにより、第１鏡筒内に配置される光学系の光学性能が劣化する。同様に、第２鏡筒２０の温度上昇の結果、第２鏡筒２０には歪が生じる。第２鏡筒２０が歪むことにより、第２鏡筒内に配置される光学系の光学性能が劣化する。

なお、図１乃至図３は、発明者によって認識された事項について説明するために便宜的に使用される図である。よって、図１乃至図３は、公知技術を示すものではない。

（レーザアレイデバイスの構成概要）
図４乃至図６Ｎを参照して、実施形態に係るレーザアレイデバイス９について説明する。図４は、レーザアレイデバイス９の構成の一例を模式的に示す概略斜視図である。図５は、図４の平面Ｂにおける断面を示す概略断面図である。図６Ａ、図６Ｃ、図６Ｅ、図６Ｇ、図６Ｉ、図６Ｋは、第１鏡筒１０のうちの半筒部分を図５における矢印Ｃで示される方向から見た概略斜視図である。図６Ｂ、図６Ｄ、図６Ｆ、図６Ｈ、図６Ｊ、図６Ｌは、第１鏡筒１０のうちの残りの半筒部分を図５における矢印Ｄで示される方向から見た概略斜視図である。図６Ｍは、第２鏡筒２０のうちの半筒部分を図５における矢印Ｅで示される方向から見た概略斜視図である。図６Ｎは、第２鏡筒２０のうちの残りの半筒部分を図５における矢印Ｆで示される方向から見た概略斜視図である。

図４および図５を参照すると、レーザアレイデバイス９は、第１鏡筒１０と、第２鏡筒２０と、第１鏡筒１０および第２鏡筒２０を支持する支持機構（７２、７４）と、第１鏡筒１０内に配置される第１レンズ１２と、第２鏡筒２０内に配置される第２レンズ２２と、第１の温度上昇抑制機構１１０と、第２の温度上昇抑制機構２１０とを具備する。なお、図４に記載の第１の温度上昇抑制機構１１０は、単なる例示である。第１の温度上昇抑制機構１１０の種類および配置は任意である。また、図４に記載の第２の温度上昇抑制機構２１０は、単なる例示である。第２の温度上昇抑制機構２１０の種類および配置は任意である。

第１鏡筒１０には、第１レーザ光１が入射され、第１鏡筒１０からは、第１レーザ光１が出射される。換言すれば、第１レーザ光１は、第１鏡筒１０を通過する。

第２鏡筒２０には、第２レーザ光２が入射され、第２鏡筒２０からは、第２レーザ光２が出射される。換言すれば、第２レーザ光２は、第２鏡筒２０を通過する。

支持機構（７２、７４）は、第１鏡筒１０と第２鏡筒２０とが平行となるように、第１鏡筒１０と第２鏡筒２０とを支持する。支持機構（７２、７４）は、第１鏡筒１０と第２鏡筒２０とを囲む筐体７０の第１端壁７２と、筐体７０の第２端壁７４であってもよい。なお、支持機構は、第１鏡筒１０と第２鏡筒２０とが平行となるように、第１鏡筒１０と第２鏡筒２０とを支持する機構であれば、どのような機構であってもよい。

第１レンズ１２は、例えば、第１レンズ１２に向かって入射する拡散レーザ光を平行レーザ光あるいは集束レーザ光に変換するレンズ１２Ａを含む。代替的に、あるいは、付加的に、第１レンズ１２は、例えば、第１レンズ１２に向かって入射する平行レーザ光を拡散レーザ光に変換するレンズ１２Ｂを含む。

第２レンズ２２は、例えば、第２レンズ２２に向かって入射する拡散レーザ光を平行レーザ光あるいは集束レーザ光に変換するレンズ２２Ａを含む。代替的に、あるいは、付加的に、第２レンズ２２は、例えば、第２レンズ２２に向かって入射する平行レーザ光を拡散レーザ光に変換するレンズ２２Ｂを含む。

（第１の温度上昇抑制機構１１０）
次に、図６Ａおよび図６Ｂを参照して、第１の温度上昇抑制機構１１０の一例について説明する。図６Ａは、第１鏡筒１０のうちの半筒部分（例えば、下側の半筒部分が仮想的に除去された上側の半筒部分）を図５における矢印Ｃで示される方向から見た概略斜視図である。図６Ｂは、第１鏡筒１０のうちの残りの半筒部分（例えば、上側の半筒部分が仮想的に除去された下側の半筒部分）を図５における矢印Ｄで示される方向から見た概略斜視図である。

第１の温度上昇抑制機構１１０は、第１鏡筒１０に配置され、第１鏡筒１０の温度上昇を抑制する機構である。図６Ａ、および、図６Ｂに記載の例では、第１の温度上昇抑制機構１１０は、第１内部冷媒流路１１０Ａを備える。第１内部冷媒流路１１０Ａは、第１鏡筒１０の壁１４の内部に配置される。液体冷媒または気体冷媒が、第１内部冷媒流路１１０Ａを流れることにより、第１鏡筒１０の壁１４が冷却される。その結果、第１鏡筒１０の熱変形が抑制されるとともに、第１鏡筒内に配置される光学系の光学性能の劣化が抑制される。

第１の温度上昇抑制機構１１０が、第１内部冷媒流路１１０Ａを備える場合、壁１４は、最も効果的に冷却される。また、第１鏡筒１０の壁１４の内部に第１内部冷媒流路１１０Ａを配置する場合、第１鏡筒１０の外周面上に第１外部冷媒流路１１０Ｂを配置する場合と比較して、第１鏡筒を含むレーザアレイデバイス９をコンパクトに構成することが可能である。

（第１の温度上昇抑制機構１１０の変形例１）
図６Ｃおよび図６Ｄを参照して、第１の温度上昇抑制機構１１０の変形例１について説明する。図６Ｃは、第１鏡筒１０のうちの半筒部分（例えば、下側の半筒部分が仮想的に除去された上側の半筒部分）を図５における矢印Ｃで示される方向から見た概略斜視図である。図６Ｄは、第１鏡筒１０のうちの残りの半筒部分（例えば、上側の半筒部分が仮想的に除去された下側の半筒部分）を図５における矢印Ｄで示される方向から見た概略斜視図である。

図６Ｃおよび図６Ｄに記載の例では、第１の温度上昇抑制機構１１０は、第１鏡筒１０の内周面１４ａに配置される第１のレーザ光反射材１１０Ｃを備える。第１鏡筒１０の内周面１４ａに第１のレーザ光反射材１１０Ｃを配置することにより、第１鏡筒１０の壁１４において、第１レーザ光が熱エネルギに変換されることが抑制される。壁１４において、第１レーザ光が熱エネルギに変換されることが抑制されることにより、壁１４の温度上昇が抑制される。その結果、第１鏡筒１０の熱変形が抑制されるとともに、第１鏡筒内に配置される光学系の光学性能の劣化が抑制される。

第１のレーザ光反射材１１０Ｃは、例えば、レーザ光反射膜である。なお、レーザ光反射膜には、レーザ光反射コーティングが含まれる。レーザ光反射膜は、例えば、金めっき等の金属膜、誘電体コーティング等の誘電体膜である。

なお、光学系が配置される鏡筒の内周面は、鏡筒のレーザ光出射側の端部に配置されるレンズに向かわない光（迷光等）を吸収する目的で、光吸収性の高い材料（例えば、黒色の材料）で構成するのが技術常識である。図６Ｃおよび図６Ｄに記載の例では、当該技術常識に反して、第１鏡筒１０の壁１４の温度上昇を抑制するために、第１鏡筒１０の内周面１４ａに第１のレーザ光反射材１１０Ｃが配置される。

第１の温度上昇抑制機構１１０が、第１のレーザ光反射材１１０Ｃを備える場合、壁１４への入熱が効果的に抑制される。また、第１のレーザ光反射材１１０Ｃを第１の温度上昇抑制機構１１０として機能させるに際して、冷媒を循環させるポンプのような能動的な駆動機構は不要である。よって、第１のレーザ光反射材１１０Ｃを備えることに起因して、システム全体が複雑化することはない。

（第１の温度上昇抑制機構１１０の変形例２）
図６Ｅおよび図６Ｆを参照して、第１の温度上昇抑制機構１１０の変形例２について説明する。図６Ｅは、第１鏡筒１０のうちの半筒部分（例えば、下側の半筒部分が仮想的に除去された上側の半筒部分）を図５における矢印Ｃで示される方向から見た概略斜視図である。

図６Ｅに記載の例では、第１の温度上昇抑制機構１１０は、第１鏡筒１０の外周面１４ｂに配置される第１放熱突起１１０Ｄを備える。第１放熱突起１１０Ｄは、第１鏡筒１０が受け取る熱を、第１鏡筒１０を囲む気体に向けて放熱する。放熱により、第１鏡筒１０の壁１４が冷却される。その結果、第１鏡筒１０の熱変形が抑制されるとともに、第１鏡筒内に配置される光学系の光学性能の劣化が抑制される。

なお、図４、および、図６Ｅに記載の例では、第１放熱突起１１０Ｄは、第１鏡筒１０の外周面のうちの他の鏡筒（図４に記載の例では、第２鏡筒２０）に対面する部分には設けられていない。換言すれば、図４、および、図６Ｅに記載の例では、第１放熱突起１１０Ｄは、他の鏡筒が存在しない領域に向けて突出する。このため、第１放熱突起１１０Ｄによる放熱効率が向上する。

第１の温度上昇抑制機構１１０が、第１放熱突起１１０Ｄを備える場合、壁１４の熱が効果的に放熱される。また、第１放熱突起１１０Ｄを第１の温度上昇抑制機構１１０として機能させるに際して、冷媒を循環させるポンプのような能動的な駆動機構は不要である。よって、第１放熱突起１１０Ｄを備えることに起因して、システム全体が複雑化することはない。

（第１の温度上昇抑制機構１１０の変形例３）
図６Ｆは、第１鏡筒１０のうちの半筒部分（例えば、上側の半筒部分が仮想的に除去された下側の半筒部分）を図５における矢印Ｄで示される方向から見た概略斜視図である。

図６Ｆに記載の例では、第１の温度上昇抑制機構１１０は、第１外部冷媒流路１１０Ｂを備える。第１外部冷媒流路１１０Ｂは、第１鏡筒１０の外周面１４ｂ上に配置される。液体冷媒または気体冷媒が、第１外部冷媒流路１１０Ｂを流れることにより、第１鏡筒１０の壁１４が冷却される。その結果、第１鏡筒１０の熱変形が抑制されるとともに、第１鏡筒内に配置される光学系の光学性能の劣化が抑制される。

なお、第１外部冷媒流路１１０Ｂは、第１鏡筒１０の外周面のうち、温度上昇の大きな部分（部分のみ）に配置されてもよい。第１鏡筒１０の外周面のうち、温度上昇の大きな部分は、例えば、第１鏡筒１０のうちの他の鏡筒に対面する部分である。

第１の温度上昇抑制機構１１０が、第１外部冷媒流路１１０Ｂを備える場合、第１内部冷媒流路１１０Ａを備える場合と比較して、製造コストが低減される。また、鏡筒間の隙間（例えば、第１鏡筒と第２鏡筒との間の隙間）に第１外部冷媒流路１１０Ｂを配置する場合、レーザアレイデバイス９のサイズが実質的に増加することはない。

（第１の温度上昇抑制機構１１０の変形例４）
第１の温度上昇抑制機構１１０が、第１内部冷媒流路１１０Ａと、第１外部冷媒流路１１０Ｂと、第１のレーザ光反射材１１０Ｃと、第１放熱突起１１０Ｄとのうちのいずれか２つ（例えば、２つのみ）を備えるようにしてもよい。例えば、図６Ｇおよび図６Ｈに示されるように、第１の温度上昇抑制機構１１０が、第１内部冷媒流路１１０Ａと、第１外部冷媒流路１１０Ｂとを備える場合、壁１４の冷却が増強される。

代替的に、第１のレーザ光反射材１１０Ｃと、他の温度上昇抑制機構（例えば、冷媒流路、放熱突起等）とを併用してもよい。第１のレーザ光反射材１１０Ｃによるレーザ光の反射率の上限は、例えば、９９．０％、あるいは。９９．９％である。このため、第１のレーザ光反射材１１０Ｃに入射するレーザ光の一部分は、反射されずに、壁１４の温度を上昇させる。第１のレーザ光反射材と、他の温度上昇抑制機構とを併用する場合、第１のレーザ光反射材１１０Ｃまたは壁１４に吸収されるレーザ光による壁１４の温度上昇が効果的に抑制される。

例えば、図６Ｉ、図６Ｊに示されるように、第１の温度上昇抑制機構１１０が、第１のレーザ光反射材１１０Ｃ、および、第１放熱突起１１０Ｄ（あるいは、第１のレーザ光反射材１１０Ｃ、および、第１放熱突起１１０Ｄのみ）を備えるようにしてもよい。第１の温度上昇抑制機構１１０が、第１のレーザ光反射材１１０Ｃと、第１放熱突起１１０Ｄとを備える場合、冷媒を循環させるポンプのような能動的な駆動機構を設けることなく、温度上昇抑制機能を増強することが可能である。

なお、第１放熱突起１１０Ｄの配置は、比較的自由に設計することが可能である。このため、第１内部冷媒流路１１０Ａと、第１外部冷媒流路１１０Ｂと、第１のレーザ光反射材１１０Ｃとのうちのいずれかを、基本的な温度上昇抑制機構として採用するとともに、第１鏡筒１０のうちの局所的に温度上昇の大きな部分（例えば、第１鏡筒のレーザ光出射側端部）に、第１放熱突起１１０Ｄを配置することが可能である。第１放熱突起１１０Ｄを、第１鏡筒１０のうちの局所的に温度上昇の大きな部分のみ（例えば、第１鏡筒のレーザ光出射側端部のみ）に配置してもよい。

第１外部冷媒流路１１０Ｂの配置は、比較的自由に設計することが可能である。このため、第１内部冷媒流路１１０Ａと、第１のレーザ光反射材１１０Ｃとのうちのいずれかを、基本的な温度上昇抑制機構として採用するとともに、第１鏡筒１０のうちの局所的に温度上昇の大きな部分（例えば、第１鏡筒のレーザ光出射側端部、あるいは、第１鏡筒１０のうち第２鏡筒２０に対面する部分）に、第１外部冷媒流路１１０Ｂを配置することが可能である。第１外部冷媒流路１１０Ｂを、第１鏡筒１０のうちの局所的に温度上昇の大きな部分のみ（例えば、第１鏡筒１０のうち第２鏡筒２０に対面する部分のみ）に配置してもよい。

（第１の温度上昇抑制機構１１０の変形例５）
代替的に、第１の温度上昇抑制機構１１０が、第１内部冷媒流路１１０Ａと、第１外部冷媒流路１１０Ｂと、第１のレーザ光反射材１１０Ｃと、第１放熱突起１１０Ｄとのうちの少なくとも３つ（例えば、３つのみ）を備えるようにしてもよい。

例えば、図６Ｋおよび図６Ｌに記載の例では、第１の温度上昇抑制機構１１０が、第１内部冷媒流路１１０Ａ、第１外部冷媒流路１１０Ｂ、第１のレーザ光反射材１１０Ｃ、および、第１放熱突起１１０Ｄを備える。図６Ｋおよび図６Ｌに記載の例では、第１の温度上昇抑制機構による温度上昇の抑制が、最も効果的に行われる。

なお、本明細書において、第１内部冷媒流路１１０Ａ、第１外部冷媒流路１１０Ｂ、第１のレーザ光反射材１１０Ｃ、第１放熱突起１１０Ｄは、それぞれ、内部冷媒型の温度上昇抑制機構（第１種類又は第１タイプの温度上昇抑制機構）、外部冷媒型の温度上昇抑制機構（第２種類又は第２タイプの温度上昇抑制機構）、入熱抑制型の温度上昇抑制機構（第３種類又は第３タイプの温度上昇抑制機構）、放熱型の温度上昇抑制機構（第４種類又は第４タイプの温度上昇抑制機構）と定義される。

第１種類の温度上昇抑制機構と、第２種類の温度上昇抑制機構と、第３種類の温度上昇抑制機構と、第４種類の温度上昇抑制機構とは、互いに異なる種類（互いに異なるタイプ）の温度上昇抑制機構である。例えば、第１鏡筒１０が、複数の鏡筒によって囲まれるように配置される場合を想定する。このような場合、第１鏡筒１０の温度上昇が大きくなる可能性がある。したがって、このような場合には、第１鏡筒１０に、複数のタイプ（少なくとも２つのタイプ、少なくとも３つのタイプ、あるいは、少なくとも４つのタイプ）の温度上昇抑制機構を配置してもよい。

（第２の温度上昇抑制機構２１０）
次に、図６Ｍおよび図６Ｎに、第２の温度上昇抑制機構２１０の一例を示す。図６Ｍは、第２鏡筒２０のうちの半筒部分（例えば、上側の半筒部分が仮想的に除去された下側の半筒部分）を図５における矢印Ｅで示される方向から見た概略斜視図である。図６Ｎは、第２鏡筒２０のうちの残りの半筒部分（例えば、下側の半筒部分が仮想的に除去された上側の半筒部分）を図５における矢印Ｆで示される方向から見た概略斜視図である。

第２の温度上昇抑制機構２１０は、第２鏡筒２０に配置され、第２鏡筒２０の温度上昇を抑制する機構である。第２の温度上昇抑制機構２１０は、第１の温度上昇抑制機構１１０と同様の構成を備える。図６Ｍ、および、図６Ｎに記載の第２の温度上昇抑制機構２１０は、それぞれ、図６Ｋ、および、図６Ｌに記載の第１の温度上昇抑制機構１１０と同様である。代替的に、第２の温度上昇抑制機構２１０は、図６Ａ乃至図６Ｊのいずれかの図に記載の第１の温度上昇抑制機構１１０と同様であってもよい。第２の温度上昇抑制機構２１０についての繰り返しの説明は省略される。

なお、第１の温度上昇抑制機構１１０の説明、および、図６Ａ乃至図６Ｌについて、「第１鏡筒１０」、「第１の温度上昇抑制機構１１０」、「第１内部冷媒流路１１０Ａ」、「第１外部冷媒流路１１０Ｂ」、「第１のレーザ光反射材１１０Ｃ」、「第１放熱突起１１０Ｄ」、「壁１４」、「内周面１４ａ」、「外周面１４ｂ」、「第１レーザ光」、「第２鏡筒２０」を、それぞれ、「第２鏡筒２０」、「第２の温度上昇抑制機構２１０」、「第２内部冷媒流路２１０Ａ」、「第２外部冷媒流路２１０Ｂ」、「第２のレーザ光反射材２１０Ｃ」、「第２放熱突起２１０Ｄ」、「壁２４」、「内周面２４ａ」、「外周面２４ｂ」、「第２レーザ光」、「第１鏡筒１０」に読み替えれば、第２の温度上昇抑制機構２１０の説明となる。例えば、第２の温度上昇抑制機構２１０は、第２内部冷媒流路２１０Ａと、第２外部冷媒流路２１０Ｂと、第２のレーザ光反射材２１０Ｃと、第２放熱突起２１０Ｄとのうちの少なくとも１つを備える。なお、第２鏡筒２０の温度上昇が小さい場合には、第２鏡筒２０には、第２の温度上昇抑制機構２１０を設けなくてもよい（換言すれば、温度上昇が大きくなることが想定される鏡筒（例えば、第１鏡筒）のみに、温度上昇抑制機構を設けてもよい。

図４乃至図６Ｎに記載の例では、各鏡筒の温度上昇が抑制される。その結果、各鏡筒の温度上昇に起因して、当該各鏡筒内に配置される光学系の光学性能が劣化することが防止される。また、図４乃至図６Ｎに記載の例では、各鏡筒の温度上昇が抑制される。このため、鏡筒を密集させること、すなわち、複数のレーザ光を密集させることが可能となる。その結果、例えば、複数のレーザ光が重ね合せられることにより形成される合成レーザ光の光学特性が向上する（必要であれば、図３を参照。）。第１鏡筒１０と第２鏡筒２０との間の間隔は、例えば、０ｍｍ以上７５ｍｍ以下、０ｍｍ以上５０ｍｍ以下、０ｍｍ以上３０ｍｍ以下、０ｍｍ以上２０ｍｍ以下とすることが可能である。

（レーザアレイデバイスのより詳細な説明）
図７乃至図１２を参照して、レーザアレイデバイス９についてより詳細に説明する。図７は、レーザアレイデバイス９を含むレーザ照射システム１０００を模式的に示す機能ブロック図である。図８は、レーザアレイデバイス９の構成の一例を模式的に示す概略斜視図である。図９は、第１鏡筒１０の構成の一例を模式的に示す概略斜視図である。図１０は、図９に示された第１鏡筒１０の展開図である。図１１は、図９に示された第１鏡筒１０の展開図である。図１２は、第２鏡筒２０の構成の一例を模式的に示す概略斜視図である。図７乃至図１２において、図４乃至図６Ｄに記載した部材と同じ機能を有する部材については、同一の図番が付されている。同一の図番が付された部材について、繰り返しの説明は、省略する。

（レーザ照射システム）
レーザアレイデバイス９は、例えば、レーザ照射システム１０００の一部を構成するデバイスである。レーザ照射システム１０００は、レーザアレイデバイス９の他に、レーザ光源４００、レーザ光分割器５００、レーザ光増幅器６００、集光レンズ７００を備える。

レーザ光源４００は、種光となるレーザ光を生成する。レーザ光分割器５００は、レーザ光源４００からレーザ光を受け取り、受け取ったレーザ光を、複数のレーザ光に分割する。なお、レーザ光源４００とレーザ光分割器５００との間のレーザ光の伝送は、光ファイバーを介して行われてもよい（換言すれば、レーザ光源４００とレーザ光分割器５００との間に、光ファイバーが配置されてもよい。）。

レーザ光増幅器６００は、レーザ光分割器５００によって分割された分割レーザ光を増幅する。レーザ光増幅器６００は、レーザ利得媒質（固体または液体のレーザ利得媒質）にレーザ光を通過させることにより、レーザ光を増幅させる機器であってもよい。なお、レーザ光分割器５００と各レーザ光増幅器６００との間のレーザ光の伝送は、光ファイバーを介して行われてもよい（換言すれば、レーザ光分割器５００と各レーザ光増幅器６００との間に、光ファイバーが配置されてもよい。）。また、レーザ光分割器５００と各レーザ光増幅器６００との間に、レーザ光の位相をシフトさせる位相変換器（図示されず）が配置されてもよい。

レーザ光増幅器によって増幅されたレーザ光は、レーザアレイデバイス９に導入される。例えば、第１のレーザ光増幅器によって増幅されたレーザ光（第１レーザ光）が、レーザアレイデバイス９の第１鏡筒１０に導入され、第２のレーザ光増幅器によって増幅されたレーザ光（第２レーザ光）が、レーザアレイデバイス９の第２鏡筒２０に導入され、第３のレーザ光増幅器によって増幅されたレーザ光（第３レーザ光３）が、レーザアレイデバイス９の第３鏡筒３０に導入され、第４のレーザ光増幅器によって増幅されたレーザ光（第４レーザ光４）が、レーザアレイデバイス９の第４鏡筒４０に導入されるようにしてもよい（なお、図７には、第４のレーザ光増幅器、第４鏡筒４０については、図示されていない。）。なお、各レーザ光増幅器６００とレーザアレイデバイス９との間のレーザ光の伝送は、光ファイバーを介して行われてもよい（換言すれば、各レーザ光増幅器６００と対応する鏡筒との間に、光ファイバーが配置されてもよい。）。

集光レンズ７００は、レーザアレイデバイス９から受け取るレーザ光（第１レーザ光１、第２レーザ光２等）を、標的８００に向けて集光する。なお、図７に記載の例では、レーザアレイデバイス９と集光レンズ７００との間、あるいは、レーザアレイデバイス９と標的８００との間には、光ファイバーは配置されていない。図７に記載の例では、レーザ照射システム１０００は、集光レンズ７００を備える。代替的に、レーザアレイデバイス９が、集光レンズ７００の機能を備えるようにすることで、レーザアレイデバイス９よりもＸ軸正の方向側に配置される集光レンズ７００が省略されてもよい。第１レンズ１２（例えば、レーザアレイデバイス９の第１レーザ光出射側に配置されるレンズ）、および、第２レンズ２２（レーザアレイデバイス９の第２レーザ光出射側に配置されるレンズ）が、標的８００に向けて、第１レーザ光１および第２レーザ光２を集光させる機能を備えていてもよい。

図８は、レーザアレイデバイス９の構成の一例を模式的に示す概略斜視図である。レーザアレイデバイス９は、第１鏡筒１０と、第２鏡筒２０と、第３鏡筒３０と、第４鏡筒４０と、第１鏡筒１０乃至第４鏡筒４０を支持する支持機構（７２、７４）と、第１鏡筒１０内に配置される第１レンズ１２と、第２鏡筒２０内に配置される第２レンズ２２と、第３鏡筒３０内に配置される第３レンズ３２と、第４鏡筒４０内に配置される第４レンズ４２と、鏡筒毎に配置される温度上昇抑制機構（第１鏡筒に配置される第１の温度上昇抑制機構、第２鏡筒に配置される第２の温度上昇抑制機構、第３鏡筒に配置される第３の温度上昇抑制機構、第４鏡筒に配置される第４の温度上昇抑制機構）を具備する。

（鏡筒）
図８に記載の例では、レーザアレイデバイス９は、第１鏡筒１０、第２鏡筒２０、第３鏡筒３０、および、第４鏡筒４０を備える。換言すれば、図８に記載の例では、レーザアレイデバイス９は、４つの鏡筒を備える。代替的に、レーザアレイデバイスは、１つの鏡筒、２つの鏡筒、３つの鏡筒、または、５つ以上の鏡筒を備えていてもよい。鏡筒の材質は、例えば、金属である。鏡筒の壁１４の厚さは、例えば、５ｍｍ以上１０ｍｍ以下である。

図８に記載の例では、複数のレーザ光のうちの第１レーザ光１が、第１鏡筒１０を通過し、第２レーザ光２が第２鏡筒２０を通過し、第３レーザ光３が第３鏡筒３０を通過し、第４レーザ光４が第４鏡筒４０を通過する。

図８に記載の例では、第１鏡筒１０が、他の複数の鏡筒（２０、３０、４０）によって囲まれている。なお、ある鏡筒が、他の複数の鏡筒によって「囲まれている」とは、当該ある鏡筒の長手方向（Ｘ軸）に垂直な断面において、当該ある鏡筒の中心が、他の複数の鏡筒の各中心を結ぶことにより形成される図形（例えば、他の複数の鏡筒が３つの鏡筒である場合には、三角形図形）の内部に位置することを意味する。

（支持機構）
支持機構（７２、７４）は、第１鏡筒１０と第２鏡筒２０とが平行となるように、第１鏡筒１０と第２鏡筒２０とを支持する。支持機構（７２、７４）は、複数の鏡筒が互いに平行となるように、複数の鏡筒を支持する。支持機構（７２、７４）は、複数の鏡筒を囲む筐体７０の第１端壁７２（第１レーザ光が入射する側の端壁）と、筐体７０の第２端壁７４（第１レーザ光が出射する側の端壁）であってもよい。筐体７０は、ベース部材（７６、７８）によって、支持されてもよい。

筐体７０は、ベース部材（７６、７８）に対して平行移動可能、あるいは、回転移動可能（例えば、第１鏡筒１０の長手方向によって示される方向を変化させるように回転移動可能）に、ベース部材に支持されてもよい。代替的に、筐体７０は、ベース部材に対して移動不能に固定されてもよい。図８に記載の例では、ベース部材は、ベース板７８と、ベース板７８と筐体７０との間に配置される支持支柱７７とを含む。

筐体７０は、第１端壁７２と第２端壁７４との間に配置される筒状の側壁７６を備えていてもよい。また、筐体７０内の空間は、第１端壁７２と、第２端壁７４と、側壁７６とによって囲まれる閉空間であってもよい。

なお、図８において、第１端壁７２に設けられた第２冷媒入口ポート２１０ｂ１は、後述の第２冷媒流路に冷媒を供給するためのポートである。同様に、第１端壁７２に設けられた第３冷媒入口ポート３１０ｂ１、第４冷媒入口ポート４１０ｂ１は、それぞれ、後述の第３冷媒流路、後述の第４冷媒流路に冷媒を供給するためのポートである。また、図８において、第１端壁７２に設けられた第２冷媒出口ポート２１０ｂ２は、第２冷媒流路から冷媒を排出するためのポートである。同様に、第１端壁７２に設けられた第３冷媒出口ポート３１０ｂ２、第４冷媒出口ポート４１０ｂ２は、それぞれ、第３冷媒流路、第４冷媒流路から冷媒を排出するためのポートである。なお、冷媒は、例えば、水である。冷媒は、例えば、ポンプ（図示せず）によって、第１冷媒流路乃至第４冷媒流路を含む循環流路を循環する。

なお、図８に記載の例では、第１鏡筒１０の端部（より具体的には、第１レーザ光入射側の端面または端部）に設けられた第１冷媒入口ポート１１０ａ１は、後述の第１冷媒流路に冷媒を供給するためのポートである。また、第１鏡筒１０の端部（より具体的には、第１レーザ光入射側の端面または端部）に設けられた第１冷媒出口ポート１１０ａ２は、後述の第１冷媒流路から冷媒を排出するためのポートである。代替的に、第１冷媒入口ポート１１０ａ１、および、第１冷媒出口ポート１１０ａ２は、第１端壁７２に設けられてもよい。

図８に記載の例では、冷媒入口ポート（１１０ａ１、２１０ｂ１、３１０ｂ１、４１０ｂ１等）、および、冷媒出口ポート（１１０ａ２、２１０ｂ２、３１０ｂ２、４１０ｂ２）が、レーザ光が入射する側の端壁である第１端壁７２、または、第１鏡筒１０のレーザ光入射側端部に配置されている。このため、冷媒流路と外部配管（図示されず）との接続作業を効率的に実施することができる。また、図８に記載の例では、レーザ光が出射する側の端壁である第２端壁７４には、冷媒入口ポートおよび冷媒出口ポートが配置されない。このため、第１レンズ１２乃至第４レンズ４２等から出射されるレーザ光によって、各ポート、および、各ポートに接続される外部配管が損傷することが抑制される。また、冷媒流路と外部配管との接続作業によって、第２端壁７４によって間接的に支持される第１レンズ１２乃至第４レンズ４２の位置がずれることが抑制される。

（鏡筒内に配置される光学要素）
第１鏡筒１０の内側には、少なくとも１つの光学要素（例えば、第１レンズ１２）が配置され、第２鏡筒２０の内側には、少なくとも１つの光学要素（例えば、第２レンズ２２）が配置され、第３鏡筒３０の内側には、少なくとも１つの光学要素（例えば、第３レンズ３２）が配置され、第４鏡筒４０の内側には、少なくとも１つの光学要素（例えば、第４レンズ４２）が配置される。

（第１鏡筒、および、第１の温度上昇抑制機構）
図９乃至図１０を参照して、第１鏡筒１０、および、第１の温度上昇抑制機構１１０について説明する。図９は、第１鏡筒１０を模式的に示す概略斜視図である。図１０は、第１鏡筒１０の展開図である。より具体的には、図１０は、第１鏡筒１０を図９における面Ｇで仮想的に切断し、切断された第１鏡筒１０を平面上に仮想的に拡げることによって得られる展開図である。

図９に記載の例では、第１鏡筒１０は、第１の温度上昇抑制機構１１０として、第１鏡筒の壁１４の内部に配置される第１内部冷媒流路１１０Ａを備える。第１内部冷媒流路１１０Ａは、第１冷媒入口ポート１１０ａ１、および、第１冷媒出口ポート１１０ａ２に接続されている。第１冷媒入口ポート１１０ａ１、および、第１冷媒出口ポートａ２は、例えば、第１鏡筒１０の第１レーザ光入射側の端面１６ａに配置される。

図９に記載の例では、第１鏡筒１０は、第１の温度上昇抑制機構１１０として、第１のレーザ光反射材１１０Ｃを備える。第１のレーザ光反射材１１０Ｃは、第１鏡筒１０の内周面に配置される。第１のレーザ光反射材１１０Ｃは、第１鏡筒１０の内周面の全体に配置されてもよい。代替的に、第１レーザ光のスポット径が、第１鏡筒１０の第１レーザ光出射側の端面１６ｂに向かって拡大する場合には、第１のレーザ光反射材１１０Ｃは、第１鏡筒１０の後部１０Ｒの内周面（内周面のみ）に配置されてもよい。ここで、図１０から把握されるように、第１鏡筒１０の後部１０Ｒは、第１鏡筒１０のうち第１レーザ光出射側の半分（例えば、端面１６ａと端面１６ｂとの中間面Ｓ１よりも端面１６ｂ側の後半部分）と定義され、第１鏡筒１０の前部１０Ｆは、第１鏡筒１０のうち第１レーザ光入射側の半分（例えば、端面１６ａと端面１６ｂとの中間面Ｓ１よりも端面１６ａ側の前半部分）と定義される。

図１０に記載の例では、第１冷媒流路（第１内部冷媒流路１１０Ａ）は、第１鏡筒の後部１０Ｒにおいて、第１鏡筒の前部１０Ｆよりも密に配置される。換言すれば、図１０に記載の例では、第１鏡筒の後部１０Ｒにおける第１冷媒流路と第１鏡筒の壁１４との間の総熱交換面積は、第１鏡筒の前部１０Ｆにおける第１冷媒流路と第１鏡筒の壁１４との間の総熱交換面積よりも大きい。

このため、第１鏡筒の後部１０Ｒにおける冷却効果が、第１鏡筒の前部１０Ｆにおける冷却効果よりも大きい。したがって、図１０に記載の例は、第１レーザ光のスポット径が、第１鏡筒１０の第１レーザ光出射側の端面１６ｂに向かって拡大する場合（すなわち、第１レーザ光による壁１４への入熱量が、出射側端面１６ｂに向かって増加する場合）に好適である。なお、第１内部冷媒流路１１０Ａは、少なくとも１つの入口側流路１１４Ａと、少なくとも１つの出口側流路１１６Ａと、入口側流路１１４Ａと出口側流路との間を流体接続する複数の分岐流路１１５Ａとを備えていてもよい。

第１鏡筒１０は、他の複数の鏡筒によって囲まれた鏡筒である（必要であれば、図８を参照。）。このため、第１鏡筒１０から第１鏡筒１０の周囲への放熱量は相対的に小さく、また、第１鏡筒１０への第１鏡筒１０の周囲からの入熱量は相対的に大きい。第１鏡筒１０が、他の複数の鏡筒によって囲まれた鏡筒である場合、第１鏡筒が他の複数の鏡筒によって囲まれた鏡筒でない場合と比較して、第１の温度上昇抑制機構をより強力にすることが好ましい。第１鏡筒１０に内部冷媒流路を配置する場合、外部冷媒流路を配置する場合と比較して、第１の温度上昇抑制機構をより強力にすることが可能である。

また、図９および図１０に記載の例では、第１の温度上昇抑制機構として、第１内部冷媒流路１１０Ａと第１のレーザ光反射材１１０Ｃとを併用している。このため、第１の温度上昇抑制機構を更に強力にすることが可能である。

なお、図９および図１０に記載の例において、第１内部冷媒流路１１０Ａと第１のレーザ光反射材１１０Ｃとのうちのいずれか一方が省略されてもよい。代替的に、あるいは、付加的に、第１内部冷媒流路１１０Ａは、第１鏡筒１０の外周面上に配置される第１外部冷媒流路によって置換されてもよい。

図１１は、第１内部冷媒流路１１０Ａの変形例である。図１１は、第１鏡筒１０の展開図である。より具体的には、図１１は、第１鏡筒１０を図９における面Ｇで仮想的に切断し、切断された第１鏡筒１０を平面上に仮想的に拡げることによって得られる展開図である。

図１１に記載の例では、第１内部冷媒流路１１０Ａが、螺旋状に配置されている点で、図１０に記載の例とは異なる。

なお、第１鏡筒１０に配置される第１の温度上昇抑制機構が、第２の鏡筒に配置される第２の温度上昇抑制機構（なお、第２の鏡筒は、例えば、第１鏡筒１０を囲むように配置される複数の鏡筒のうちの１つの鏡筒である）とは、異なるタイプの温度上昇抑制機構を備えるようにしてもよい。第１鏡筒１０が、第２の温度上昇機構とは異なるタイプの温度上昇抑制機構を備えるようにすることで、それぞれの鏡筒に適した温度抑制を実現することが可能となる。

（第２鏡筒、および、第２の温度上昇抑制機構）
図１２を参照して、第２鏡筒２０、および、第２の温度上昇抑制機構２１０について説明する。図１２は、第２鏡筒２０を模式的に示す概略斜視図である。

図１２に記載の例では、第２鏡筒２０は、第２の温度上昇抑制機構２１０として、第２鏡筒の外周面２４ｂ上に配置される第２外部冷媒流路２１０Ｂを備える。第２外部冷媒流路２１０Ｂは、第２冷媒入口ポート２１０ｂ１、および、第２冷媒出口ポート２１０ｂ２に接続されている。

図１２に記載の例では、第２冷媒流路（第２外部冷媒流路２１０Ｂ）は、第２鏡筒の後部２０Ｒ（例えば、端面２６ａと端面２６ｂとの間の中間面よりも端面２６ｂ側の後半部分）において、第２鏡筒の前部２０Ｆ（例えば、端面２６ａと端面２６ｂとの間の中間面よりも端面２６ａ側の前半部分）よりも密に配置される。換言すれば、図１２に記載の例では、第２鏡筒の後部２０Ｒにおける第２冷媒流路と第２鏡筒の壁２４との間の総熱交換面積は、第２鏡筒の前部２０Ｆにおける第２冷媒流路と第２鏡筒の壁２４との間の総熱交換面積よりも大きい。

このため、第２鏡筒の後部２０Ｒにおける冷却効果が、第２鏡筒の前部２０Ｆにおける冷却効果よりも大きい。したがって、図１２に記載の例は、第２レーザ光のスポット径が、第２鏡筒２０の第２レーザ光出射側の端面２６ｂに向かって拡大する場合（すなわち、第２レーザ光による壁２４への入熱量が、出射側端面２６ｂに向かって増加する場合）に好適である。

図１２に記載の例では、第２外部冷媒流路は、螺旋状の流路である。このため、第２外部冷媒流路２１０Ｂによる第２鏡筒２０の壁２４の冷却効率が高い。

第２鏡筒２０は、他の複数の鏡筒によって囲まれていない鏡筒である（必要であれば、図８を参照。）。このため、第２鏡筒２０から第２鏡筒２０の周囲への放熱量は相対的に大きく、また、第２鏡筒２０への第２鏡筒２０の周囲からの入熱量は相対的に小さい。このため、図１２に記載の例では、第２の温度上昇抑制機構として、内部冷媒流路よりも冷却効率の低い外部冷媒流路を用いている。

第２鏡筒２０は、他の複数の鏡筒によって囲まれていない鏡筒である。このため、第２の温度上昇抑制機構２１０として、第２外部冷媒流路２１０Ｂを採用するのに加えて、あるいは、第２外部冷媒流路２１０Ｂを採用するのに替えて、第２放熱突起を採用してもよい。なお、第２放熱突起は、他の鏡筒が存在しない領域に向けて突出するように配置することが好ましい。

代替的に、あるいは、付加的に、第２の温度上昇抑制機構２１０として、第２鏡筒２０の壁２４の内部に配置される第２内部冷媒流路と、第２鏡筒２０の内周面に配置される第２のレーザ光反射材とのうちのいずれか一方、あるいは、第２内部冷媒流路および第２のレーザ光反射材の両方を用いてもよい。

（変形例）
図１３は、第２鏡筒２０、および、第２の温度上昇抑制機構２１０の変形例を示す。図１３は、第２鏡筒２０を模式的に示す概略断面図である。

図１３に記載の例では、第２鏡筒２０は、第２の温度上昇抑制機構２１０として、第２鏡筒の外周面２４ｂに配置される第２放熱突起２１０Ｄを備える。各第２放熱突起２１０Ｄの形状は、任意である。各第２放熱突起２１０Ｄの形状は、円柱形状であってもよいし、板形状であってもよい。第２放熱突起２１０Ｄの形状が板形状である場合、当該板面は、Ｘ軸に平行であってもよいし、Ｘ軸に垂直であってもよいし、Ｘ軸に対して斜めであってもよい。

図１３に記載の例では、複数の第２放熱突起２１０Ｄは、第２鏡筒２０の外周面に一様に分布するように配置されている。代替的に、複数の第２放熱突起２１０Ｄは、第２鏡筒の後部２０Ｒにおいて、第２鏡筒の前部２０Ｆよりも密となるように配置されてもよい。

代替的に、あるいは、付加的に、図１４に記載の例のように、第２放熱突起２１０Ｄは、他の鏡筒が存在しない領域に向けて突出するように配置されてもよい。換言すれば、第２放熱突起２１０Ｄは、他の鏡筒が存在する領域に向けて突出しないように配置されてもよい。図１４に記載の例では、第１鏡筒１０には、放熱突起が配置されていない。また、図１４に記載の例では、第３放熱突起３１０Ｄは、他の鏡筒が存在しない領域に向けて突出するように配置される。同様に、第４放熱突起４１０Ｄは、他の鏡筒（複数の鏡筒）が存在しない領域に向けて突出するように配置される。なお、図１４は、第１鏡筒１０乃至第４鏡筒４０の断面図であって、第１鏡筒１０の長手方向に垂直な面における断面図である。

（第３鏡筒、および、第３の温度上昇抑制機構等）
第３鏡筒３０、第３の温度上昇抑制機構３１０は、それぞれ、第２鏡筒２０、第２の温度上昇抑制機構２１０と同様の構成であってもよいし、異なる構成であってもよい。また、第４鏡筒４０、第４の温度上昇抑制機構４１０は、それぞれ、第２鏡筒２０、第２の温度上昇抑制機構２１０と同様の構成であってもよいし、異なる構成であってもよい。

レーザアレイデバイス９が、第Ｎ鏡筒（なお、Ｎは、１以上の自然数である。）、および、第Ｎの温度上昇抑制機構を備える場合、第Ｎ鏡筒、第Ｎの温度上昇抑制機構は、それぞれ、上述の第１鏡筒、第１の温度上昇抑制機構と同様の構成であってもよい。代替的に、第Ｎ鏡筒、第Ｎの温度上昇抑制機構は、それぞれ、上述の第２鏡筒、第２の温度上昇抑制機構と同様の構成であってもよい。代替的に、第Ｎ鏡筒、第Ｎの温度上昇抑制機構は、それぞれ、上述の第１鏡筒および第２鏡筒、第１の温度上昇抑制機構および第２の温度上昇抑制機構とは異なる構成であってもよい。

（第２変形例）
図７乃至図１４に記載の例では、複数の鏡筒が互いに離間して配置されている。代替的に、複数の鏡筒のうちの少なくとも２つの鏡筒は、互いに接触して配置されてもよい。２つの鏡筒を互いに接触して配置することにより、２つの鏡筒から照射される２つのレーザ光によって形成される合成レーザ光の奥行Ｌ１（必要であれば、図３を参照。）をより長くすることが可能となる。

図１５は、第２変形例の一例を示す。図１５は、筐体７０をＸ軸正の方向から負の方向に向かって見た概略正面図である。図１５に記載の例では、第１鏡筒１０と第２鏡筒２０とが接触配置され、第１鏡筒１０と第３鏡筒３０とが接触配置され、第１鏡筒１０と第４鏡筒４０とが接触配置されている。その結果、複数の鏡筒（図１５に記載の例では、４つの鏡筒）から照射される複数のレーザ光によって形成される合成レーザ光の奥行をより長くすることが可能となる。

（第３変形例）
図５または図１３に記載の例では、鏡筒内に配置される光学要素のうち、レーザ光入射側に配置されるレンズが拡散レンズ（例えば、凹レンズ）であり、レーザ光出射側に配置されるレンズが集光レンズ（例えば、凸レンズ）である。代替的に、レーザ光入射側に配置されるレンズが集光レンズ（例えば、凸レンズ）であり、レーザ光出射側に配置されるレンズが集光レンズ（例えば、凸レンズ）であってもよい。

図１６は、第３変形例の一例を示す。図１６は、鏡筒（１０、２０、３０、４０）を模式的に示す概略断面図である。図１６に記載の例では、レーザ光入射側に配置されるレンズ（１２Ｂ、２２Ｂ、３２Ｂ、４２Ｂ）が集光レンズ（例えば、凸レンズ）であり、レーザ光出射側に配置されるレンズ（１２Ａ、２２Ａ、３２Ａ、４２Ａ）が集光レンズ（例えば、凸レンズ）である。

（第４変形例）
図１７は、第４変形例の一例を示す。図１７は、レーザアレイデバイス９の構成の一例を模式的に示す概略斜視図である。図１７に記載の例では、複数の鏡筒（１０、２０、３０、４０）の温度上昇抑制機構として、付加的に、筐体７０内に、冷却空気を送る冷却空気供給機構を備える。冷却空気供給機構は、筐体７０内に空気を送るための空気入口ポート９０ａと、筐体７０から空気を排出するための空気出口ポート９０ｂとを備える。冷却空気供給機構は、空気入口ポート９０ａに接続される空気供給配管９２ａと、空気出口ポート９０ｂに接続される空気排出配管９２ｂと、空気供給配管９２ａに接続される空気供給ポンプ（図示されず）を備える。

なお、冷却空気供給機構は、各鏡筒に配置される温度上昇抑制機構ではない。このため、冷却空気供給機構は、鏡筒毎に温度上昇抑制の程度を調整することができない。このため、第４変形例では、冷却空気供給機構と、各鏡筒に配置される温度上昇抑制機構とが併用される。

図１８Ａは、第１鏡筒１０の伸びにより、焦点位置が移動（位置Ｆから位置Ｆ’に移動）する様子を示す概略縦断面図である。いくつかの実施形態に係るレーザアレイデバイスでは、第１鏡筒１０は、第１の温度上昇抑制機構を備える。第１鏡筒１０が、第１の温度上昇抑制機構を備えるため、温度上昇による第１鏡筒１０の伸びが抑制される。その結果、第１鏡筒１０から出射されるレーザ光の焦点位置のずれ（焦点位置の移動）が抑制される。

図１８Ｂは、第１鏡筒１０内に配置されたレンズ１２Ａの歪みにより、レンズの集光性能が低下する様子を示す概略縦断面図である。いくつかの実施形態に係るレーザアレイデバイスでは、第１鏡筒１０は、第１の温度上昇抑制機構を備える。第１鏡筒１０が、第１の温度上昇抑制機構を備えるため、温度上昇によるレンズ１２Ａの歪みが抑制される。その結果、第１鏡筒１０から出射されるレーザ光の集光特性の低下が抑制される。

図１８Ｃは、第１鏡筒１０が、第１鏡筒１０の長手方向中心軸に対して非対称に伸びることにより、焦点位置が移動（位置Ｆから位置Ｆ’に移動）する様子を示す概略縦断面図である。第１鏡筒１０の非対称な伸びは、例えば、第１鏡筒１０が、他の鏡筒に隣接して配置されることに起因して、発生する。いくつかの実施形態に係るレーザアレイデバイスでは、第１鏡筒１０は、第１の温度上昇抑制機構を備える。第１鏡筒１０が、第１の温度上昇抑制機構を備えるため、温度上昇による第１鏡筒１０の非対称な伸びが抑制される。その結果、第１鏡筒１０から出射されるレーザ光の焦点位置のずれ（焦点位置の移動）が抑制される。なお、第１鏡筒１０の非対称な伸びが抑制するため、第１の温度上昇抑制機構１０を、第１鏡筒１０の長手方向中心軸に対して非対称に配置してもよい。

なお、第１鏡筒１０が、第１鏡筒１０の長手方向中心軸に対して非対称に伸びることにより、レンズ１２Ａに歪みが生じることも想定される。あるいは、第１鏡筒１０が、第１鏡筒１０の長手方向中心軸に対して非対称に伸びることにより、第１鏡筒１０が湾曲することも想定される。いくつかの実施形態に係るレーザアレイデバイスでは、第１鏡筒１０は、第１の温度上昇抑制機構を備える。第１鏡筒１０が、第１の温度上昇抑制機構を備えるため、温度上昇による第１鏡筒１０の非対称な伸びが抑制される。

特に、レンズ１２Ａの歪みによる光学特性の劣化は、補正することが困難である。よって、第１鏡筒１０に、第１の温度上昇抑制機構を配置することにより、レンズ１２Ａの歪みを抑制することが好ましい。

本発明は上記各実施形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、各実施形態は適宜変形又は変更され得ることは明らかである。また、各実施形態又は変形例で用いられる種々の技術は、技術的矛盾が生じない限り、他の実施形態又は変形例にも適用可能である。

１ ：第１レーザ光
２ ：第２レーザ光
３ ：第３レーザ光
４ ：第４レーザ光
５ ：標的
６ ：合成レーザ光
８ ：集光レンズ
９ ：レーザアレイデバイス
１０ ：第１鏡筒
１０Ｆ ：前部
１０Ｒ ：後部
１２ ：第１レンズ
１２Ａ ：レンズ
１２Ｂ ：レンズ
１４ ：壁
１４ａ ：内周面
１４ｂ ：外周面
１６ａ ：入射側端面
１６ｂ ：出射側端面
２０ ：第２鏡筒
２０Ｆ ：前部
２０Ｒ ：後部
２２ ：第２レンズ
２２Ａ ：レンズ
２２Ｂ ：レンズ
２４ ：壁
２４ａ ：内周面
２４ｂ ：外周面
２６ａ ：入射側端面
２６ｂ ：出射側端面
３０ ：第３鏡筒
３２ ：第３レンズ
４０ ：第４鏡筒
４２ ：第４レンズ
７０ ：筐体
７２ ：第１端壁
７４ ：第２端壁
７６ ：側壁
７７ ：支持支柱
７８ ：ベース板
９０ａ ：空気入口ポート
９０ｂ ：空気出口ポート
９２ａ ：空気供給配管
９２ｂ ：空気排出配管
１１０ ：第１の温度上昇抑制機構
１１０Ａ ：第１内部冷媒流路
１１０Ｂ ：第１外部冷媒流路
１１０Ｃ ：第１のレーザ光反射材
１１０Ｄ ：第１放熱突起
１１０ａ１ ：第１冷媒入口ポート
１１０ａ２ ：第１冷媒出口ポート
１１４Ａ ：入口側流路
１１５Ａ ：分岐流路
１１６Ａ ：出口側流路
２１０ ：第２の温度上昇抑制機構
２１０Ａ ：第２内部冷媒流路
２１０Ｂ ：第２外部冷媒流路
２１０Ｃ ：第２のレーザ光反射材
２１０Ｄ ：第２放熱突起
２１０ｂ１ ：第２冷媒入口ポート
２１０ｂ２ ：第２冷媒出口ポート
３１０ ：第３の温度上昇抑制機構
３１０Ｄ ：第３放熱突起
３１０ｂ１ ：第３冷媒入口ポート
３１０ｂ２ ：第３冷媒出口ポート
４００ ：レーザ光源
４１０ ：第４の温度上昇抑制機構
４１０Ｄ ：第４放熱突起
４１０ｂ１ ：第４冷媒入口ポート
４１０ｂ２ ：第４冷媒出口ポート
５００ ：レーザ光分割器
６００ ：レーザ光増幅器
７００ ：集光レンズ
８００ ：標的
１０００ ：レーザ照射システム

Claims (15)

1. 筐体と、
   第１レーザ光が通過する第１鏡筒と、第２レーザ光が通過する第２鏡筒とを含み、前記筐体内に設けられた複数の鏡筒と、
   前記筐体の入射側に設けられた入射側端壁と、前記筐体の出射側に設けられた出射側端壁とを有し、前記複数の鏡筒が互いに平行となるように、前記入射側端壁と前記出射側端壁とにより前記複数の鏡筒を支持する支持機構と
   を具備し、
   前記第１鏡筒は、
   前記第１鏡筒内において、入射端部に配置される第１入射側レンズと、出射端部に配置される第１出射側レンズとを含む複数の第１レンズと、
   前記第１鏡筒内部に配置され、前記第１鏡筒の温度上昇を抑制する第１の温度上昇抑制機構と
   を備え、
   前記第２鏡筒は、
   前記第２鏡筒内において、入射端部に配置される第２入射側レンズと、出射端部に配置される第２出射側レンズとを含む複数の第２レンズを備え、
   前記第１鏡筒は、前記第１出射側レンズにより平行光として前記第１レーザ光を出射し、
   前記第２鏡筒は、前記第２出射側レンズにより平行光として前記第２レーザ光を出射する
   レーザアレイデバイス。
2. 前記第２鏡筒に配置され、前記第２鏡筒の温度上昇を抑制する第２の温度上昇抑制機構を更に具備する
   請求項１に記載のレーザアレイデバイス。
3. 前記第１の温度上昇抑制機構は、前記第２の温度上昇抑制機構とは異なるタイプの温度上昇抑制機構を含む
   請求項２に記載のレーザアレイデバイス。
4. 前記第１鏡筒は、前記第１鏡筒以外の前記複数の鏡筒によって囲まれており、
   前記第１の温度上昇抑制機構は、少なくとも２つのタイプの温度上昇抑制機構を含む
   請求項１乃至３のいずれか一項に記載のレーザアレイデバイス。
5. 前記第１の温度上昇抑制機構は、少なくとも３つのタイプの温度上昇抑制機構を含む
   請求項４に記載のレーザアレイデバイス。
6. 前記第１の温度上昇抑制機構は、前記第１鏡筒に配置される第１冷媒流路を含む
   請求項１乃至５のいずれか一項に記載のレーザアレイデバイス。
7. 前記第１冷媒流路は、前記第１鏡筒の壁の内部に配置される第１内部冷媒流路を含む
   請求項６に記載のレーザアレイデバイス。
8. 前記第１冷媒流路は、前記第１鏡筒の外周面上に配置される第１外部冷媒流路を含む
   請求項６または７に記載のレーザアレイデバイス。
9. 前記第１冷媒流路は、第１鏡筒後部において、第１鏡筒前部よりも密に配置される
   請求項６乃至８のいずれか一項に記載のレーザアレイデバイス。
10. 前記第１冷媒流路に冷媒を供給する第１冷媒入口ポート、および、前記第１冷媒流路から冷媒を排出する第１冷媒出口ポートは、前記第１鏡筒における前記第１レーザ光が入射する側の端面、または、前記入射側端壁に配置される
    請求項６乃至９のいずれか一項に記載のレーザアレイデバイス。
11. 前記第１の温度上昇抑制機構は、前記第１鏡筒の内周面に配置される第１のレーザ光反射材を含み、
    前記第１のレーザ光反射材は、前記第１鏡筒内の前記入射側レンズから前記第１鏡筒の前記出射側レンズに向かわない光を反射する
    請求項１乃至８のいずれか一項に記載のレーザアレイデバイス。
12. 前記第１の温度上昇抑制機構は、前記第１鏡筒の外周面に配置される第１放熱突起を含む
    請求項１乃至８のいずれか一項に記載のレーザアレイデバイス。
13. 前記第２の温度上昇抑制機構は、第２放熱突起を含む
    請求項２に記載のレーザアレイデバイス。
14. 前記第２放熱突起は、前記複数の鏡筒が存在しない領域に向けて突出するように配置される
    請求項１３に記載のレーザアレイデバイス。
15. 前記第１鏡筒は、前記複数の鏡筒によって囲まれており、
    前記第１鏡筒には、放熱突起が配置されない
    請求項１３または１４に記載のレーザアレイデバイス。
    

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