特許 6097584 レーザ発振装置とその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6097584

(24)【登録日】2017年2月24日

(45)【発行日】2017年3月15日

(54)【発明の名称】レーザ発振装置とその製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01S 3/13 20060101AFI20170306BHJP

   H01S 3/00 20060101ALI20170306BHJP

   H01S 3/0941 20060101ALI20170306BHJP

   G02B 6/26 20060101ALI20170306BHJP

【ＦＩ】

   H01S3/13

   H01S3/00 A

   H01S3/0941

   G02B6/26

【請求項の数】12

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2013-19462(P2013-19462)

(22)【出願日】2013年2月4日

(65)【公開番号】特開2014-150222(P2014-150222A)

(43)【公開日】2014年8月21日

【審査請求日】2015年1月23日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004695

【氏名又は名称】株式会社日本自動車部品総合研究所

(73)【特許権者】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(74)【代理人】

【識別番号】110000648

【氏名又は名称】特許業務法人あいち国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】金原 賢治

(72)【発明者】

【氏名】杉浦 明光

【審査官】 佐藤 秀樹

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−０１６６７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−１５１７６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１１４００５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２４１０９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−２６１０５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２６１１９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−３０２５５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０１−１８１４８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−０６７２７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−１３６７７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−２０９５５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６１−２４５１１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−０４３４５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−２０１９２１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｓ ３／００−３／０２

３／０４−３／０９５９

３／０９８−３／１０２

３／１０５−３／１３１

３／１３６−３／２１３

３／２３−４／００

Ｇ０２Ｂ ６／２６

６／３０−６／３４

６／４２

Ｆ０２Ｐ ２３／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

コヒーレントな励起光（ＬＳＲ_ＰＭＰ）を放射する励起光源（３）と、
前記励起光（ＬＳＲ_ＰＭＰ）を集光する励起光集光手段（１０）と、集光された励起光（ＬＳＲ_ＰＭＰ）を共振増幅してエネルギ密度の高いパルス光（ＬＳＲ_ＰＬＳ）として発振する共振器（１１）と、前記パルス光（ＬＳＲ_ＰＬＳ）を拡張する拡張手段（１３）と、拡張されたパルス光（ＬＳＲ_ＰＬＳ）を集光するパルス光集光手段（１４）と、保護カバー（１５）とを同軸上に配設して、筒状のハウジング（１６、１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１７、１８）内に一体的に収容した出力部（１）と、
前記励起光源（３）と前記出力部（１）との間に設けられ前記励起光（ＬＳＲ_ＰＭＰ）を伝送する励起光伝送部（２）と、を具備するレーザ発振装置であって、
前記励起光伝送部（２）が、光ファイバ（２０）と、保護被覆（２１）で覆われた前記光ファイバ（２０）が圧入される筒状の固定部材（２２）と、前記固定部材（２２）の基端側（２２４）に固定されて該基端側（２２４）に露出する前記光ファイバ（２０）の外周を保護する可撓性保護管（２４）と、を含み、
前記固定部材（２２）の先端に一致する前記光ファイバ（２０）の端末面（２００）から前記励起光集光手段（１０）までの距離を励起光入光距離（Ｌ）とし、
前記固定部材（２２）が、前記励起光入光距離（Ｌ）を調整するための距離調整手段として、前記固定部材（２２）の押し戻し両方向への移動を容易とする固定部保持手段（２２１）と、前記固定部材（２２）を戻り方向に押圧する弾性部材（２３、２３ａ、２３ｂ、２３ｃ）と、前記励起光入光距離（Ｌ）を所定の位置で固定すべく、前記固定部材（２２）と前記出力部（１）とを固定する固定手段（２５、２５ａ、２５ｃ）を具備し、
前記固定部材（２２）の先端側に設けた嵌合部（２２３）が、前記ハウジング（１６、１６ａ、１６ｂ、１６ｃ）の筒内に圧入され、前記嵌合部（２２３）より基端側において、前記固定部材（２２）の外周面と前記ハウジング（１６、１６ａ、１６ｂ、１６ｃ）との間に区画される空間に、前記弾性部材（２３、２３ａ、２３ｂ、２３ｃ）が収容されていることを特徴とするレーザ発振装置（６、６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅ、６ｆ）

【請求項2】

前記弾性部材（２３、２３ａ）は、前記ハウジング（１６、１６ａ）の内周面と前記固定部材（２２、２２ａ）の外周面との間に区画した空間内に収容したシール部材である請求項１に記載のレーザ発振装置（６、６ａ、６ｄ、６ｅ、６ｆ）

【請求項3】

前記固定手段が、前記ハウジング（１６）の基端部（１６３）において前記固定部材（２２）を溶接固定した溶接部（２５）である請求項１に記載のレーザ発振装置（６、６ｄ、６ｅ、６ｆ）

【請求項4】

前記固定手段（２５ａ）が、前記ハウジング（１６ａ、１６ｂ）の基端部（１６３ａ）に設けたネジ部に螺合して前記固定部材（２２ａ、２２ｂ）を締め付け固定するナット部（２５０ａ）と、
該ナット部（２５０ａ）を固定するロック部材（２５１ａ）とである請求項１に記載のレーザ発振装置（６ａ、６ｂ、６ｄ、６ｅ、６ｆ）

【請求項5】

前記固定手段（２５ｃ）が、前記ハウジング（１６ｃ）の基端部（１６３ｃ）に設けたネジ部に螺合して前記固定部材（２２ｃ）を締め付け固定するナット部（２５０ｃ）と、
前記固定部材（２２ｃ）の外周面と前記ハウジング（１６ｃ）の内周面との間に区画した空間内に充填し、固化させたロック部材（２５１ｃ）とである請求項１に記載のレーザ発振装置（６ｃ、６ｄ、６ｅ、６ｆ）

【請求項6】

前記励起光源（３ｄ）が、複数の半導体レーザ（３０）と、それぞれの半導体レーザ（３０）から出射される励起光（ＬＳＲ_ＰＭＰ）を集光する集光レンズ（３１）と、複数の励起光（ＬＳＲ_ＰＭＰ）をまとめて集光する集光手段（３２）と、該集光手段（３２）を通過した励起光（ＬＳＲ_ＰＭＰ）の前記光ファイバ（２０）への入光角度を変化させる反射鏡（３３）を具備する請求項１ないし５のいずれか記載のレーザ発振装置（６ｄ）

【請求項7】

前記励起光源（３ｄ）が、複数の半導体レーザ（３０）と、それぞれの半導体レーザ（３０）から出射される励起光（ＬＳＲ_ＰＭＰ）を集光する集光レンズ（３１）と、複数の励起光（ＬＳＲ_ＰＭＰ）をまとめて集光する集光手段（３２）と、該集光手段（３２）を通過した励起光（ＬＳＲ_ＰＭＰ）の前記光ファイバ（２０）への入光角度を変化させる反射鏡（３３）を具備し、前記反射鏡（３３）の反射面が光軸に対して光源側に向かって凸となる湾曲面を具備している請求項１ないし５のいずれか記載のレーザ発振装置（６ｅ、６ｆ）

【請求項8】

前記出力部（１、１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ）が内燃機関（５）に設けられ、燃焼室（５３０）内に導入した燃料空気混合気体の点火に用いるレーザ点火部である請求項１ないし６のいずれか記載のレーザ発振装置（６、６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅ、６ｆ）

【請求項9】

少なくとも、保護被覆（２１）で覆われた光ファイバ（２０）を可撓性保護管（２４）内に挿通しながら、筒状の固定部材（２２）内に圧入し、前記光ファイバ（２０）の端末面（２００）が前記固定部材（２２）の先端に一致するまで引き出し、前記可撓性保護管（２４）を前記固定部材（２２）の基端側（２２４）に固定すると共に、前記固定部材（２２）の先端側に設けた嵌合部（２２３）を、筒状の第１のハウジング（１６）内に圧入し、前記嵌合部（２２３）の基端側において、前記固定部材（２２）の外周面と前記第１のハウジング（１６）の内周面との間に区画される空間に、弾性部材（２３）を収容して励起光伝送部（２）を形成する励起光伝送部形成工程と、
略筒状の第２のハウジング（１７）内に弾性保持部材（１２）と共振器（１１）と励起光集光手段（１０）とを収容し、弾性シールリング（１９０）を介して、略筒状の第１のハウジング（１６）と前記第２のハウジング（１７）とを螺結して共振器組立体（Ｗ）を形成する共振器組立体形成工程と、
前記弾性部材（２３）を介して、前記励起光伝送部（２）と、前記共振器組立体（Ｗ）とを組み付ける伝送部固定工程と、を具備し、
前記伝送部固定工程が、前記弾性部材（２３）を介した状態で、前記光ファイバ（２０）の端末面（２００）から前記励起光集光手段（１０）までの励起光入光距離（Ｌ）を調整する励起光入光距離調整工程を具備することを特徴とするレーザ発振装置の製造方法

【請求項10】

前記伝送部固定工程が、前記共振器（１１）内に前記励起光（ＬＳＲ_ＰＭＰ）を導入して、前記励起光入光距離（Ｌ）を調整し、前記共振器（１１）内のビームプロファイルをモニタしながら該出力が最大となる位置で、前記励起光伝送部（２）と前記共振器組立体（Ｗ）とを固定する請求項９記載のレーザ発振装置の製造方法

【請求項11】

前記伝送部固定工程が、
前記共振器組立体（Ｗ）を保持固定する組み立体保持手段（ＣＬＰ２、ＣＬＰ３）と、
前記励起光伝送部（２）を保持する伝送部保持手段（ＣＬＰ１）と、前記伝送部保持手段（ＣＬＰ１）を駆動して前記伝送部（２）を押し戻し駆動する伝送部固定位置調整手段（ＳＶＯ）と、
前記励起光伝送部（２）を介して励起光（ＬＳＲ_ＰＭＰ）を前記組立体（Ｗ）に導入して、前記共振器（１１）内のビームプロファイルを検出する励起光モニタ（ＭＯＮ）と、
前記励起光伝送部（２）と前記共振器組立体とを固定する固定装置（ＷＬＤ）と、
前記伝送部固定位置調整手段（ＳＶＯ）と前記励起光モニタ（ＭＯＮ）と前記固定装置（ＷＬＤ）とを駆動制御する制御装置（ＣＮＴ）とによって構成した組立装置（ＡＳＭ）を具備し、
前記伝送部固定位置調整手段（ＳＶＯ）を駆動させて前記励起光入光距離（Ｌ）を変化させながら前記励起光モニタ（ＭＯＮ）によって検出したビームプロファイルから出力が最大となる位置において、前記伝送部固定位置調整手段（ＳＶＯ）を停止させ、
前記固定装置（ＷＬＤ）を駆動して前記励起光伝送部（２）と前記共振器組立体（Ｗ）とを固定する請求項９又は１０に記載のレーザ発振装置の製造方法

【請求項12】

前記励起光入光距離（Ｌ）の調整幅が３０μｍ以上３００μｍ以下である請求項１１に記載のレーザ発振装置の製造方法

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、半導体レーザ等の励起光源から放射され、光ファイバを介して伝送されたコヒーレントな励起光を励起光集光手段（コリメートレンズ）によって集光して、レーザ媒質と可飽和吸収体等を組み合わせたＱスイッチ式の共振器に照射して、共振器内で増幅しエネルギ密度の高いパルスレーザを発振するレーザ発振装置とその製造方法に関するものであり、特に、内燃機関の燃焼室内にエネルギ密度の高いパルスレーザを集光して点火を行うレーザ点火装置や、被加工部材に高いエネルギ密度のパルスレーザを集光して、被加工部材の溶接するレーザ溶接装置や、被加工物の切断加工を行ったりするレーザ加工装置等に好適なものである。

【背景技術】

【0002】

近年、高過給エンジン、高圧縮エンジン、シリンダ内径の大きな天然ガスエンジン等、難着火性の内燃機関の点火に、フラッシュランプ、半導体レーザ等からなる励起光源から発振した励起光をＱスイッチ式のレーザ媒質を含むレーザ共振器に照射し、短いパルス幅でエネルギを集中させて放出するパルスレーザとして発振させ、さらにパルスレーザを集光レンズなどの光学素子を用いて、混合気中に集光して、エネルギ密度の高い火炎核を発生させることにより、内燃機関の点火を行うレーザ点火装置について種々提案されている。

【0003】

例えば、特許文献１には、レーザ点火装置を備えた内燃機関が開示されている（特許文献１図１ａ、図１ｂ参照）。
また、特許文献１では、このようなレーザ点火装置等に用いられるダイオードレーザから出射されたレーザビームを低損失で光ファイバに入力結合させるために用いられる、所定の横断面を有する結合デバイスを光ファイバと一体的に効率的に形成する方法が開示されている。

【発明の開示】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところが、励起光を発振するレーザダイオードの特性、光ファイバの端末部の研磨形状、入力結合時の損失等には不可避的に個体差が存在し、必然的に光ファイバの端末部から出射される励起光の放射角度やエネルギ密度に個体差が発生する。
励起光の放射角度は、励起用レーザの取付け角度、集光レンズ、プリズム等の光学系のアライメント、光ファイバの直径、光ファイバ端末部の端面の曲率等によって変化する。このため、励起光を所定のビーム径で共振器に入光させるために、光ファイバと励起光集光レンズとの距離を一定にした状態で、特許文献１にあるような入力結合デバイスを用いて、レーザダイオードから出射された励起光を低損失で光ファイバへ結合できたとしても、最終的に共振器に入射する励起光の放射角度、ビーム径が変化することにより、共振器内のビームプロファイルにも個体差を生じ、結果的に共振器から出光されるパルス光の品質を一定に保つことが困難となることが判明した。
このようなパルス光の品質のバラツキは、レーザ点火装置の着火性を不安定にしたり、レーザ溶接機やレーザ切断機の加工速度や加工精度を不安定にしたりすることになる。

【0005】

そこで、本発明は、かかる実情に鑑みなされたもので、共振器内に入射する励起光の個体差があっても、共振器内のビームプロファイルをガウス関数形状に近い状態とし、共振器から出光されるパルス光が高品質かつ高出力となるように、共振器からの出力をモニタしながら光ファイバの端末部と集光レンズとの距離を調整することによって、個体差を抑制した信頼性の高いレーザ発振装置とその製造方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明（６、６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅ、６ｆ）では、コヒーレントな励起光（ＬＳＲ_ＰＭＰ）を放射する励起光源（３）と、前記励起光（ＬＳＲ_ＰＭＰ）を集光する励起光集光手段（１０）と、集光された励起光（ＬＳＲ_ＰＭＰ）を共振増幅してエネルギ密度の高いパルス光（ＬＳＲ_ＰＬＳ）として発振する共振器（１１）と、前記パルス光（ＬＳＲ_ＰＬＳ）を拡張する拡張手段（１３）と、拡張されたパルス光（ＬＳＲ_ＰＬＳ）を集光するパルス光集光手段（１４）と、保護カバー（１５）とを同軸上に配設して、筒状のハウジング（１６、１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１７、１８）内に一体的に収容した出力部（１）と、前記励起光源（３）と前記出力部（１）との間に設けられ前記励起光（ＬＳＲ_ＰＭＰ）を伝送する励起光伝送部（２）と、を具備するレーザ発振装置であって、
前記励起光伝送部（２）が、光ファイバ（２０）と、保護被覆（２１）で覆われた前記光ファイバ（２０）が圧入される筒状の固定部材（２２）と、前記固定部材（２２）の基端側（２２４）に固定されて前記光ファイバ（２０）の外周を保護する可撓性保護管（２４）と、を含み、
前記固定部材（２２）の先端に一致する前記光ファイバ（２０）の端末面（２００）から前記励起光集光手段（１０）までの距離を励起光入光距離（Ｌ）とし、前記固定部材（２２）が、前記励起光入光距離（Ｌ）を調整するための距離調整手段として、前記固定部材（２２）の押し戻し両方向への移動を容易とする固定部保持手段（２２１）と、前記固定部材（２２）を戻り方向に押圧する弾性部材（２３、２３ａ、２３ｂ、２３ｃ）と、前記励起光入光距離（Ｌ）を所定の位置で固定すべく、前記固定部材（２２）と前記出力部（１）とを固定する固定手段（２５、２５ａ、２５ｃ）を具備し、
前記固定部材（２２）は、先端側の嵌合部（２２３）が、前記ハウジング（１６、１６ａ、１６ｂ、１６ｃ）内に圧入され、前記嵌合部（２２３）の基端側において、前記固定部材（２２）の外周面と前記ハウジング（１６、１６ａ、１６ｂ、１６ｃ）の内周面との間に区画される空間に、前記弾性部材（２３、２３ａ、２３ｂ、２３ｃ）が収容されている。

【発明の効果】

【0007】

少なくとも、保護被覆（２１）で覆われた光ファイバ（２０）を可撓性保護管（２４）内に挿通しながら、筒状の固定部材（２２）内に圧入し、前記光ファイバ（２０）の端末面（２００）が前記固定部材（２２）の先端に一致するまで引き出し、前記可撓性保護管（２４）を前記固定部材（２２）の基端側（２２４）に固定して励起光伝送部（２）を形成する励起光伝送部形成工程と、略筒状の第２のハウジング（１７）内に弾性保持部材（１２）と共振器（１１）と励起光集光手段（１０）とを収容し、弾性シールリング（１９０）を介して、略筒状の第１のハウジング（１６）と前記第２のハウジング（１７）とを螺結して共振器組立体（Ｗ）を形成する共振器組立体形成工程と、弾性部材（２３）を介して、前記励起光伝送部（２）と、前記共振器組立体（Ｗ）とを組み付ける伝送部固定工程と、を具備するレーザ発振装置の製造方法によって、本願発明のレーザ点火装置が実現できる。

【0008】

特に、伝送部固定工程において、前記共振器（１１）内に前記励起光（ＬＳＲＰＭＰ）を導入して、前記共振器（１１）内のビームプロファイルをモニタしながら該出力が最大となる位置で、前記励起光伝送部（２）と前記共振器組立体（Ｗ）とを固定することによって、前記光ファイバ（２０）の端末部（２００）から放射される励起光（ＬＳＲＰＭＰ）の放射角に個体差があっても、前記共振器（１１）から発振されるパルス光が最も高品質及び高出力となる位置を確認した上で前記励起光入光距離（Ｌ）が固定されているので、前記励起光源（３）における消費電力が小さくなり、波長安定化のための音調システムの小型化、低コスト化が可能となる。

【0009】

本発明の前記出力部（１）を内燃機関（５）の燃焼室（５３０）に望むように配設・固定してレーザ発振装置（６、６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅ、６ｆ）をレーザ点火装置として用いた場合には、高過給、高圧縮の自動車用エンジン、シリンダボア径の大きいエンジン、天然ガスを用いた発電用エンジン等の難着火性エンジンの点火を安定して実現できる。
また、本発明のレーザ発振装置（６、６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅ、６ｆ）をレーザ溶接装置やレーザ加工装置として用いた場合には、加工速度を早くしたり、加工精度を向上したりすることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1A】本発明の第１の実施形態におけるレーザ点火装置の要部を示す断面図。

【図1B】本発明の第１の実施形態におけるレーザ点火装置の全体概要を示す断面図。

【図2A】本発明のレーザ点火装置の製造方法における励起光伝送手段製造工程及び点火部製造工程の概要を説明するための展開図。

【図2B】本発明のレーザ点火装置の製造方法の要部である点火部と励起光伝送部との組み付け工程の概要を示す構成図。

【図3A】本発明の効果を確認するために行った比較例１の試験結果を示すエネルギ密度解析図。

【図3B】本発明の効果を確認するために行った実施例１の試験結果を示すエネルギ密度解析図。

【図3C】本発明の効果を確認するために行った比較例２の試験結果を示すエネルギ密度解析図。

【図4A】比較例１のエネルギ密度分布を示す特性図。

【図4B】実施例１のエネルギ密度分布を示す特性図。

【図4C】比較例２のエネルギ密度分布を示す特性図。

【図5】光ファイバ端面から集光レンズまでの距離の変化に対するパルス光エネルギの変化を示す特性図。

【図6】本発明の第２の実施形態における出力部（点火部）１ａの概要を示す要部断面図。

【図7】本発明の第３の実施形態における出力部（点火部）１ｂの概要を示す要部断面図。

【図8】本発明の第４の実施形態における出力部（点火部）１ｃの概要を示す要部断面図。

【図9】本発明に用いられる励起光源と入力結合部の例を示す要部断面図。

【図10】本発明に用いられる励起光源と入力結合部の変形例を示す要部斜視図。

【図11】本発明に用いられる励起光源と入力結合部の他の変形例を示す要部斜視図。

【発明を実施するための形態】

【0011】

図１Ａ、図１Ｂ、図２Ａを参照して本発明の第１の実施形態におけるレーザ発振装置の概要について説明する。
本発明は、コヒーレントな励起光ＬＳＲ_ＰＭＰを放射する励起光源３と、励起光ＬＳＲ_ＰＭＰを集光する励起光集光手段１０と、集光された励起光ＬＳＲ_ＰＭＰを共振増幅してエネルギ密度の高いパルス光ＬＳＲ_ＰＬＳとして発振する共振器１１と、パルス光ＬＳＲ_ＰＬＳを拡張する拡張手段１３と、拡張されたパルス光ＬＳＲ_ＰＬＳを集光するパルス光集光手段１４と、保護カバー１５とを同軸上に配設してハウジング１６、１７、１８内に一体的に収容した出力部１と、励起光源３と出力部１との間に設けられ励起光ＬＳＲ_ＰＭＰを伝送する励起光伝送部２と、を具備するレーザ発振装置６に関するものである。

【0012】

励起光伝送部２は、光ファイバ２０と、保護被覆２１と、固定部材２２と、可撓性保護管２４とによって構成されている。
本実施形態においては、光ファイバ２０の端末面２００から励起光集光手段１０までの距離を励起光入光距離Ｌとし、固定部材２２が、起光入光距離Ｌを調整するための距離調整手段として、固定部材２２の押し戻し両方向への移動を容易とする固定部保持手段２２１と、固定部材２２を戻り方向に押圧する弾性部材２３と、励起光入光距離Ｌを所定の位置で固定すべく、固定部材２２と出力部１とを固定する固定手段２５を具備することを特徴とする。

【0013】

以下、出力部１が内燃機関５に設けられ、燃焼室５３０内に導入した燃料空気混合気体の点火に用いるレーザ点火部として用いた場合を例に詳述する。
レーザ点火装置６は、詳述略の内燃機関５に設けられ、エンジン制御装置４（以下、ＥＣＵ４と称する。）と、励起光源３と、励起光伝送部２と、出力部（点火部）１とによって構成されている。

【0014】

ＥＣＵ４は、内燃機関５の運転状況に応じて点火信号ＩＧｔを出力する。
その点火信号ＩＧｔにしたがって、励起光源３への駆動電圧の供給とを停止とが行われる。
励起光源３は、フラッシュランプや半導体レーザ等の公知の励起光源を用いることができ、電源から供給されたエネルギを高周波の励起光ＬＳＲ_ＰＭＰに変換し、励起光伝送部２を経由して、出力部（点火部）１に励起光ＬＳＲ_ＰＭＰを入射する。

【0015】

励起光伝送部２は、光ファイバ２０と、保護被覆２１と、固定部材２２と、弾性部材２３と、可撓性金属保護管２４とによって構成されている。
本発明の要部である固定部材２２は、例えば、銅、ステンレス、鉄、ニッケルなどの金属を略筒状に形成してある。
固定部材２２は、筒状基体２２０に、その外周の一部を外径方向に向かって鍔状に突出せしめた鍔部２２１と、外径を段状に縮径した固定部材側径変部２２２と、出力部（点火部）１との嵌合を図る嵌合部２２３と、可撓性保護管２４との嵌合を図る基端部２２４と、光ファイバ２０を挿入するための貫通孔２２５が形成されている。
光ファイバ２０は、保護被覆２１を介して固定部材２２に保持された状態で、第１のハウジング１６（以下、単にハウジング１６と称する。）に固定されている。
固定部材側径変部２２２は、後述するハウジング側径変部１６２との間に弾性部材２３を収容するための空間を区画する。

【0016】

本実施形態における嵌合部２２３には、ハウジング１６へ圧入したときに、ハウジング１６の内周面１６１と嵌合するように、軸方向に対して僅かに先細りとなるテーパが設けられている。
固定部材２２の内側に設けた貫通孔２２５には、保護被覆２１で覆われた光ファイバ２０が挿入保持されている。
基端部２２４には、金属製の可撓性保護管２４が嵌着され、レーザ溶接等により固定され、光ファイバ２０の保護と、外部からの水分の侵入防止が図られている。
光ファイバ２０には、例えば、ＮＡ＜０．０９（ＮＡは、Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ａｐｅｒｔｕｒｅ、開口数）、コア径６００μｍの公知の光ファイバを用いることができる。
保護被覆２１には、フッ素樹脂やシリコーン樹脂等の公知の可撓性部材が用いられ、光ファイバ２０を覆っている。

【0017】

ハウジング１６は、例えば、ステンレス、鉄、ニッケルなどの金属を略筒状に形成してある。
ハウジング１６は、ハウジング基体１６０と、内周面１６１と、ハウジング側径変部１６２と、基端部１６３と、ネジ部１６３と、先端部１６５と、ネジ締め部１６７とによって構成されている。
ハウジング１６の内周面１６１には、固定部材２２の先端側に設けた嵌合部２２３が圧入されている。ハウジング１６の内周面１６１は、テーパ状となっているので、固定部材２２の嵌合部２２３を挿入したときに、内周面１６１から嵌合部２２３を介して光ファイバ２０の外周面に面圧が負荷され、光ファイバ２０を保持する力が高まる。
ハウジング側径変部１６２と固定部材側径変部２２２とによって、弾性部材収容空間が区画され、略リング状の弾性部材２３が収容されている。
本実施形態における弾性部材２３は、例えば、ウレタンゴム、フッ素ゴム、シリコーンゴム等の公知の弾性部材からなるシールリングが用いられている。
弾性部材２３は、ハウジング側径変部１６２と固定部材側径変部２２２とによって軸方向に上下から押圧されており、反力によって、固定部材２２を基端側、即ち、戻り方向に向かって押圧している。

【0018】

後述する製造方法によって、共振器１１から発振されるパルス光ＬＳＲ_ＰＬＳのエネルギ密度ＰＤが最大となるように、光ファイバ２０の端末部２０１から、後述する励起光集光手段１０の表面までの距離（以下、励起光入光距離と称する。）Ｌを調整した状態で、ハウジング基端部１６３において、固定部材２２が固定手段としてレーザ溶接部２５を形成して溶接固定されている。
鍔部２２１は、後述の製造方法に示すように励起光入光距離Ｌを調整する際に固定部材２２をハウジング１６内で押し戻し方向への移動を容易にするために用いられるものであり、鍔状に限らず、固定部材２２の外周面の一部を窪ませた窪み形状でもよい。
また、本発明において、光ファイバ２０の端末部２０１から、励起光集光手段１０の表面までの距離を励起光入光距離Ｌとして定義しているが、ファイバ２０の端末部２０１から、励起光集光手段１０の中心、励起光集光レンズ１００の焦点、レンズホルダ１０１の端面等何らかの規準となる位置までの距離を定義し、これを規準として、光ファイバ２０の端末部２０の位置を設定できればよい。

【0019】

出力部（点火部）１は、励起光集光手段１０、共振器１１、弾性保持部材１２、パルス光拡張手段１３、パルス光集光手段１４、保護カバー１５が、一軸上に配設され、略筒状の第１のハウジング１６、第２のハウジング１７（以下、ハウジング１７と称する。）、第３のハウジング１８（以下、ハウジング１８と称する。）内に収容固定されて構成されている。
出力部（点火部）１は、内燃機関５のプラグホール５０１内に収容固定され、先端に配設した保護カバー１５を介して燃焼室５３０内に露出している。
励起光集光手段１０は、励起光集光レンズ１００とレンズホルダ１０１とによって構成されている。

【0020】

励起光集光レンズ１００には、光学ガラス、耐熱ガラス、石英ガラス、サファイヤガラス等の公知の光学素子材料が用いられ、入射面が先端側に向かって凹面状に窪み、出射面が先端側に向かって凸面状に膨らんで、それぞれが異なる曲率半径を有する非球面レンズを構成して一体的に形成されている。
励起光集光レンズ１００の入射面と出射面には、それぞれ、励起光ＬＳＲ_ＰＭＰの反射を抑制すべく、フッ化マグネシウム等の公知のＡＲコーティングが施されている。

【0021】

励起光集光手段１０は、所定の屈折率を有する集光レンズ１００とこれを収容するレンズホルダ１０１とからなり、光ファイバ２０の端末面２００から放射された励起光ＬＳＲ_ＰＭＰを所定のビーム径に集光して共振器１１に入射させる。
レンズホルダ１０１は、その底面と共振器１１の上面とが当接したときに、励起光集光レンズ１００と共振器１１との距離を一定に保持する役割を果たすべく、レンズホルダ１０１の底面が精度良く加工されている。

【0022】

レーザ共振器１１は、レーザ媒質１１０と、その一方の端面に励起光ＬＳＲ_ＰＭＰの反射を抑制するＡＲコーティング１１１が施され、波長の短い励起光ＬＳＲ_ＰＭＰ（例えば、波長λ_ＩＮ＝８０８ｎｍ）を透過し、波長の長い反射光（例えば、波長λ_ＯＵＴ＝１０６４ｎｍ）を全反射する全反射鏡１１２と、他方の端面に配設され、レーザ媒質１１０内の光が所定のＱ値以下の場合には全反射し、Ｑ値を超えた場合には透過する受動Ｑスイッチを構成する可飽和吸収体１１３と、部分反射膜１１４とが一体に形成されて構成されている。
レーザ媒質１１０には、例えば、ＹＡＧ単結晶にＮｄをドーピングしたＮｄ：ＹＡＧ等、公知のレーザ媒質が用いられている。
また、可飽和吸収体１１３には、ＹＡＧ単結晶にＣｒ４＋をドーピングしたＣｒ：ＹＡＧ等受動Ｑスイッチとして公知のものが用いられている。

【0023】

共振器１１は、共振器１１内に導入された励起光ＬＳＲ_ＰＭＰを共振、増幅させ、エネルギ密度の高いパルス光ＬＳＲ_ＰＬＳとして出射する。
共振器１１から放出されるパルス光ＬＳＰ_ＰＬＳは、例えば、Ｍ^２＝１．２〜１．４の集光性が高く、約φ１．２ｍｍのビーム径を有する平行光となっている。
なお、共振器１１は、前記構成に限定するものではなく、レーザ媒質１１０として、公知のＮｄ：ＹＶＯ、Ｎｄ：ＧＶＯ、Ｎｄ：ＧＧＧ、Ｎｄ：ＳＵＡＰ、Ｙｂ：ＹＡＧ、ＹＢ；ＬＵＡＧ、受動Ｑスイッチ１１２には、Ｃｒ：ＧＧＧ、Ｖ：ＹＡＧ、Ｃｏ：スピネル等を適宜採用できる。

【0024】

ハウジング１７は、略筒状で、内側には、ハウジング１６と螺合するネジ部１７４と、励起光集光手段１０を収容する集光手段収容空間１７３と、共振器１１と弾性部材１２とを収容する共振器収容空間１７２と共振器１１から出射されたパルス光ＬＳＲ_ＰＬＳが通過する貫通孔１７１とが形成され、外周には、ネジ締め部１７７が形成されている。
集光手段収容空間１７３と共振器収容空間１７２との間の段差部１７６は、集光手段１１の底面を支持すると共に、第１の基準面Ｓ１を構成している。
共振器収容空間１７２と貫通孔１７１との間の段差部１７５は、弾性保持部材１２を係止している。

【0025】

弾性保持部材１２は、コイル状バネ等の弾性部材からなり、ハウジング１７内に収容された共振器１１を基端側に向かって弾性的に押圧し、共振器１１の上面とレンズホルダ１０１の底面との密着状態を維持して、励起光集光手段１０と共振器１１との距離が一定となるように保持している。
ハウジング１７内に、弾性保持部材１２、共振器１１、励起光集光手段１０の順に収容した後、ハウジング１６のネジ部１９４とハウジング１７のネジ部１７４とを螺結することによって、励起光集光手段１０と共振器１１とが第１の基準面Ｓ１にレンズホルダ１０１の底面が密着してハウジング１７内に弾性的保持された状態となる。
弾性シール部材１９０は、ハウジング１６とハウジング１７とを螺合したときに、ハウジング１６の先端面１６５が過剰に励起光集光手段１０を押圧しないように、緩衝効果を発揮すると共に、ハウジング１６とハウジング１７とを密着させ共振器収容空間内に水滴等の侵入を防いでいる。

【0026】

拡張レンズ１３０には、光学ガラス、耐熱ガラス、石英ガラス、サファイヤガラス等の公知の光学素子材料が用いられている。
拡張レンズ１３０の入射面と出射面のそれぞれには、パルス光ＬＳＲ_ＰＬＰの反射を抑制するＡＲコーティングが施されている。
また、拡張レンズ１３０は、入射面と出射面とが異なる曲率半径を有する一体の非球面レンズとなっている。

【0027】

集光レンズ１４には、光学ガラス、耐熱ガラス、石英ガラス、サファイヤガラス等の公知の光学素子材料が用いられている。
集光レンズ１４の入射面と出射面のそれぞれには、パルス光ＬＳＲ_ＰＬＰの反射を抑制するＡＲコーティングが施されている。
また、集光レンズ１４０は、入射面と出射面とが異なる曲率半径を有する一体の非球面レンズとなっている。

【0028】

保護ガラス１５０は、燃焼室５３０内を臨み、燃焼室５３０内の熱、圧力、燃料、煤等による汚染等から集光レンズ１４を保護している。
保護ガラス１５には、光学ガラス、耐熱ガラス、石英ガラス、サファイヤガラス等の公知の光学素子材料が用いられている。
保護ガラス１５の入射面には、集光レンズ１４から出射されたパルス光ＬＳＲ_ＰＬＳの反射を抑制するＡＲコーティングが施されている。

【0029】

ハウジング１８には、ＳＵＳ等の耐熱性金属が用いられている。
ハウジング１８は、略筒状で、内側に、パルス光拡張手段１３（ビームエキスパンダ）、パルス光集光手段１４、保護カバー１６を収容保持している。
ハウジング１８は、略筒状のハウジング基体１８０と、その内側に設けたパルス集光レンズ１４とスペーサ１９２と保護カバー１５とを収容する集光レンズ収容空間１８１と、パルス光拡張手段１３を収容する拡張レンズ収容空間１８２と、ハウジング１７を螺結するためのネジ部１８３と、パルス光ＬＳＲ_ＰＬＳが通過するための貫通孔１８４、１８５と、外周面の一部に設けたハウジング１８を内燃機関５のシリンダヘッド５０に固定するためのネジ部１８７と、ネジ部１８７を締め付けるための六角部１８８と、集光レンズ収容空間１８１内に収容されたパルス集光レンズ１４とスペーサ１９２と保護カバー１５とを一体的に加締め固定する加締め部１８６とによって構成されている。
拡張レンズ収容空間１８２と貫通孔１８４との段差部は第２の基準面Ｓ２となり、拡張レンズ収容空間１８２内に収容したパルス光拡張手段１３のレンズホルダ１３１の底面が当接する。

【0030】

弾性シール部材１９１を介挿した状態で、ハウジング１７のネジ部１７８と、ハウジング１８のネジ部１８３とを螺合すると、ハウジング１７の先端面１７９がレンズホルダ１３１の上面に当接して、レンズホルダ１３１の底面を第２の基準面Ｓ２に弾性的に押圧することになる。
このとき、弾性シール部材１９１は、レンズホルダ１３１が過剰に押圧されるのを抑制している。

【0031】

貫通孔１８５と、集光レンズ収容空間１８１との間の段差部は第３の基準面Ｓ３となり集光レンズ１４、スペーサ１９２、保護カバー１５を収容したときに、集光手段１４のレンズホルダ１４１の上面が当接する。
第２の基準面Ｓ２と第３の基準面Ｓ３との距離は精度良く加工されており、拡張レンズ１３０と集光レンズ１４０との距離が一定となる。

【0032】

共振器１１から出射されるパルス光ＬＳＲ_ＰＬＳは、ほぼ平行光であり、拡張レンズ１３０と集光レンズ１４０とが一定の距離を隔てて配設されているので、拡張レンズ１３０で拡張されたパルス光ＬＳＲ_ＰＬＳが、集光レンズ１４０によって集光されたときには、常に所定の集光点ＦＰに集光することになる。
このとき、本発明においては、光ファイバ２０の端末面２００から出射される励起光ＬＳＲ_ＰＭＰの放射角に個体差があっても、共振器１１から出射するパルス光ＬＳＲ_ＰＭＰの品質、出力がもとっとも高くなるように、励起光入光距離Ｌが調整されているので、安定した品質のパルス光ＬＳＲＰＬＳが一定の位置に集光されるため、安定した着火を実現できるのである。

【0033】

図２Ａ、図２Ｂを参照して、本発明の要部である、高品質のパルス光ＬＳＲ_ＰＭＰを出力させるために、励起光入光距離Ｌを調整しながら出力部１と励起光伝送部２とを組み付けする製造方法について説明する。
本発明のレーザ発振装置の製造方法は、少なくとも、保護被覆２１で覆われた光ファイバ２０を可撓性保護管２４内に挿通しながら、筒状の固定部材２２内に圧入し、光ファイバ２０の端末面２００が固定部材２２の先端に一致するまで引き出し、可撓性保護管２４を固定部材２２の基端側２２４に固定して励起光伝送部２を形成する励起光伝送部形成工程と、略筒状の第２のハウジング１７内に弾性保持部材１２と共振器１１と励起光集光手段１０とを収容し、弾性シールリング１９０を介して、略筒状の第１のハウジング１６と第２のハウジング１７とを螺結して共振器組立体Ｗを形成する共振器組立体形成工程と、弾性部材２３を介して、励起光伝送部２と、共振器組立体Ｗとを組み付ける伝送部固定工程と、を具備する。

【0034】

以下、各工程、及び、本発明のレーザ発振装置の完成までに必要な工程について順を追って詳述する。
予め、図２Ａに示すように、保護被覆２１で覆われた光ファイバ２０を可撓性保護管２４内に挿通しながら、筒状の固定部材２２内に圧入し、光ファイバ２０の端末面２００が固定部材２２の先端に一致するまで引き出し、可撓性保護管２４を固定部材２２の基端側に溶接固定して励起光伝送部２が完成する。
このとき、樹脂製の保護被覆２１は弾性を有するので、弾性変形しながら固定部材２２内を摺動するが、光ファイバ２０の末端部２００を所定位置に配設し、静止した状態になると、保護被覆２１の復元力が固定部材２２の内周面及び光ファイバ２０に作用し、摩擦力によって光ファイバ２０が固定部材２２内で移動することがない。なお、光ファイバ２０と固定部材２２との間に接着剤を充填したり、固定用リングを圧入したりしても良い。

【0035】

次いで、ハウジング１７内に弾性保持部材１２と共振器１１と励起光集光手段１０とを収容し、弾性シールリング１９０を介して、ハウジング１６とハウジング１７と螺結する。
さらに、励起光伝送部２と、内部に弾性保持部材１２と共振器１１と励起光集光手段１０とを収容しハウジング１６、１７が一体となったもの（以下、共振器組立体Ｗと称する。）と、弾性部材２３とを、図２Ｂに示すような、組付装置ＡＳＭによって組み付けを行う。

【0036】

組付装置ＡＳＭの一例と合わせて、本発明の要部である励起光入光距離調整工程について説明する。
組付装置ＡＳＭは、伝送部保持クランプＣＬＰ１と、ワーククランプＣＬＰ２、ＣＬＰ３、伝送部固定位置調整手段ＳＶＯと、パルス光モニタＭＯＮと、固定装置として設けたレーザ溶接機ＷＬＤと、これらを駆動制御する制御装置ＣＮＴとによって構成されている。
組立体保持手段として設けられたワーククランプＣＬＰ２、ＣＬＰ３は、生後装置ＣＮＴによって開閉駆動され、共振器組立体Ｗを保持固定する。
このとき、ハウジング１６、１７の外周に設けたネジ締め部１６７、１７７を利用しても良い。

【0037】

伝送部保持手段として設けられた伝送部保持クランプＣＬＰ１は、励起光伝送部２の固定部材２２に設けた鍔部２２１を保持する。
伝送部保持クランプＣＬＰ１は、伝送部固定位置調整手段ＳＶＯによって駆動され、固定部材２２の先端に設けた嵌合部２２３を共振器組立体Ｗのハウジング１６の内周面１６１に摺動するように移動させる。
伝送部固定位置調整手段ＳＶＯは、励起光入光距離Ｌを３０μｍ以上３００μｍ以下の調整幅で調整可能となっている。

【0038】

パルス光モニタＭＯＮは、励起光伝送部２を利用して、励起光源３から励起光ＬＳＲ_ＰＭＰを共振器組立体Ｗ内に導入したときに、共振器１１内のビームプロファイルをモニタし、出力が最大となる光ファイバ２０の端末面２００の位置を検出する。
具体的には、ビームプロファイルを検出する励起光モニタＭＯＮとして、公知のイメージスセンサ式のレーザビームプロファイラやスキャン式のレーザビームプロファイラ等を用いることができる。
また、本発明では、相対的な結果が分かればよいので、エネルギ密度の代用特性として、共振器１１の出力側表面の温度分布等を計測しても良い。
制御装置ＣＮＴは、伝送部固定位置調整手段ＳＶＯを駆動して、励起光入光距離Ｌを変化させながら、励起光モニタＭＯＮによって検出された共振器１１内のビームプロファイルが最適となる位置を判定し、最もレーザ品質が高く出力が安定したときの励起光入光距離Ｌで伝送部固定位置調整手段ＳＶＯをを停止し、レーザ溶接機ＷＬＤを駆動させて、固定部材２２とハウジング１６の基端部１６３とをレーザ溶接により固定することにより、共振器組立体Ｗと励起光伝送部２との組み付けが完了する。

【0039】

なお、伝送部固定位置調整手段ＳＶＯは、サーボモータ、ソレノイドアクチュエータ、エアシリンダ等の駆動手段と、ボール螺子やリニアガイド等の移動方向変換手段と、変速ギア等とを組み合わせて、前進後退、又は、正転逆転によって、固定部材２２の押し戻しを３０μｍから３００μｍの範囲で自在に制御できるものであればどのような機構であっても構わない。
また、ハウジング１６の内周面１６１には、先端に向かって径小となるように僅かに傾斜面が施されており、固定部材２２を圧入したときに、ハウジング１６と固定部材２２との間に面圧が作用し、固定部材２２内に配設された光ファイバ２０が固定部材２２内を移動することはない。

【0040】

さらに、弾性部材２３は、伝送部固定位置調整手段ＳＶＯを移動させている間は、固定部材２２を反挿入方向へ付勢するため、伝送部固定位置手段ＳＶＯによって、急激に固定部材２２がハウジング１６内に挿入されるのを抑制することができる。
また、固定部材２２とハウジング１６との組み付けが完了した後は、ハウジング１６と固定部材２２との気密性を確保し、内部に水滴などの侵入を阻止するシール部材として機能する。
なお、共振器１１から出射されたパルス光ＬＳＲ_ＰＬＳは、全反射鏡ＭＬを用いて、出射方向を特定の方向に変化させてパルス光モニタＭＯＮへ入力するようにし、戻り光による共振器１１等の損傷を防止するようにしても良い。

【0041】

図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃ、図４Ａ、図４Ｂ、図４Ｃ、図５を参照して本発明の効果を確認するために行った試験について説明する。
図２Ｂに示した組立装置ＡＳＭと同様の原理で、光ファイバ２０の端末面２００から励起光集光手段１０の表面までの距離Ｌを３．０ｍｍから３．６ｍｍまで変化させてたときの共振器１１の出力をモニタした。

【0042】

励起光入光距離Ｌを変化させたとき、最も出力が高くなった位置（Ｌ＝３．３ｍｍ）を実施例１とし、実施例１よりも、励起光入光距離Ｌを短くしたとき（Ｌ＝３．０ｍｍ）を比較例１とし、実施例１よりも、励起光入光距離Ｌを長くしたとき（Ｌ＝３．６ｍｍ）を比較例２とする。
図３Ａ、図４Ａに示すように、比較例１においては、出力されるビーム径が小さく、エネルギ密度も低い。
また、図３Ｃ、図４Ｃに示すように、比較例２においては、出力されるビーム径は大きくなるが、中心部分のエネルギ密度が平均化され、却って出力強度は低下する。
図３Ｂ、図４Ｂ、図５に示すように、励起光入光距離Ｌには、パルス光ＬＳＲ_ＰＬＳの出力強度を最大とする最適値が存在する。
特に、レーザ媒質１１０内のエネルギ分布が、図４Ｂに示すように、ガウス関数に近くなるほど、出力品質が向上する。

【0043】

一方、励起光入力距離Ｌの最適値は、励起光源２に用いられる半導体レーザの品質、光ファイバ２０への入力結合時の損失、光ファイバ２０の端末面２００の端面形状等によって端末面２００から出射される励起光ＬＳＲ_ＰＭＰのる放射角に個体差がある。
しかし、本発明により、このような個体差があっても、共振器組立体Ｗに励起光ＬＳＲ_ＰＭＰを入光して、パルス光ＬＳＲ_ＰＬＳの出力をモニタしながら励起光入光距離Ｌを調整することによって、出力の最適化を図ることができる。

【0044】

図６を参照して、本発明の第２の実施形態におけるレーザ発振装置６ａの要部である、出力部１ａ、及び、励起光伝送部２ａについて説明する。
本実施形態においては、前記実施形態と同様の構成を基本とし、励起光入光距離Ｌの調整を図るための調整手段と、最適な励起光入光距離Ｌを決定した後固定部材２２ａとハウジング１６ａとを固定するための固定手段２５ａが相違する。
このため、前記実施形態と同様の構成については、同じ符号を付し、本実施形態における特徴的な部分にアルファベットの枝番を付して示したので、特徴的な部分についてのみ説明する。なお、図６中では、光ファイバ２０を覆う保護被覆２１の図示を略している。以下の実施形態においても同様である。

【0045】

前記実施形態においては、励起光入光距離Ｌを調整するのに、鍔部２２１をクランプＣＬＰ１によって保持して、固定位置調整装置ＳＶＯによって、固定部材２２を前後させ、レーザ溶接部２５によって固定部材２２とハウジング１６とを直接的に固定した例を示したが、本実施形態においては、ハウジング１６ａのネジ部を設けた先端部１６３ａに螺合するナット部２５０ａと、ナット部２５０ａを固定するロック部材２５１ａとを設け、弾性部材２３ａを先端側に向かって縮径するテーパ面を設けた先端先細り形状とし、ハウジング１６ａのハウジング側径変部１６２ａの一部にもテーパ面を設けた点が相違する。

【0046】

本実施形態では、ナット部２５０ａをネジ締めすると、鍔部２２１が押し込まれ、励起光入光距離Ｌが短くなり、ナット部２５０ａを緩めると、弾性部材２３ａの復元力によって、固定部側径変部２２２が基端側に押し戻され、励起光入光距離Ｌが長くなる。
前記実施形態においては、上述の組立装置ＡＳＭにおいて、転送部保持クランプＣＬＰ１によって鍔部２２１を保持して固定部材２２を押し戻し移動させたが、本実施形態においては、ナット部２５０ａの締め緩み移動するように固定位置調整装置ＳＶＯを構成することによって励起光入光距離Ｌを調整できる。

【0047】

本実施形態においては、前記実施形態と同様の効果に加え、ナット部２５０ａを弾性部材２３ａがによって押圧されたときに、先端側に設けたテーパ面がハウジング側径変部１６２ａのテーパ面に押し込まれ、径方向に向かう弾性圧力が発生し、固定部材２２ａが強固に保持される。
ロック部材２５１ａは、前記実施形態と同様に共振器１１内におけるビームプロファイルが最適となる位置でナット部２５０ａを固定する。
本実施形態において、具体的なロック部材２５１ａの固定方法を特に限定するものではないが、例えば、環状部材を固定部材基体２２０の基端側から圧入したり、固定部材２２の基端側にネジ部を形成して、ロックナットでナット部２５０ａを締め付けるようにしたり、ナット部２５０ａと固定部材基体２２０とを溶接固定したりすることで実現できる。

【0048】

図７を参照して、本発明の第３の実施形態におけるレーザ発振装置６ｂの要部である、出力部１ｂ、及び、励起光伝送部２ｂについて説明する。
本実施形態では、第２の実施形態と同様の構成において、弾性部材２３ａに代えて、弾性部材２３ｂとして、コイル状のバネ部材を用いた点が相違する。
本実施形態においては、第２の実施形態と同様の方法により励起光入光距離Ｌを最適化した後、固定部材２２ｂをハウジング１６ｂに対して所定位置に保持できる。
本実施形態においては、第２の実施形態のように、弾性部材２３ａの圧力を径方向の保持力に利用することはできないが、少なくとも、第１の実施形態と同様の効果が発揮できる。

【0049】

図８を参照して、本発明の第４の実施形態におけるレーザ発振装置６ｃの要部である、出力部１ｃ、及び、励起光伝送部２ｃについて説明する。
前記実施形態においては、弾性部材２３、２３ａ、２３ｂを固定部材２２、２２ａ、２２ｂの固定部材側径変部２２２と、ハウジング側径変部１６２、１６２ａとによって区画された空間内に収容した例を示したが、本実施形態においては、その空間を弾性部材２３ｃの収容空間として利用するのではなく、固定手段２５ｃとして、エポキシ樹脂や、接着剤等のロック部材２５１ｃを充填するための空間として利用し、弾性部材２３ｃは、ハウジング１６ｃの基端部１６３ｃの上面と鍔部２２１及びナット部２５０ａとの間に形成される空間内に収容した点が相違する。

【0050】

本実施形態においては、基端部１６３ｃに貫通孔１６２ｃを設け、固定部材２２ｃとハウジング基端部１６２ｃとの間に形成された空間と連通させ、貫通孔１６２ｃから、ロック部材２５１ｃを流し込み、固化させて固定部材２２ｃを所定位置に固定することができる。
本実施形態においても、第１、第３の実施形態と同様の効果が発揮される。

【0051】

図９を参照して、本発明のレーザ発振装置に適用可能な、励起光源の変形例３ｄと励起光伝送部２への入力結合手段について説明する。
前記実施形態においては、公知の励起光源３を使用し、出力部１には、励起光源３に内蔵された１つの半導体レーザから発振された励起光ＬＳＲ_ＰＭＰが入力される構成を示したが、本実施形態においては、励起光源３ｄが、複数の半導体レーザ３０と、それぞれの半導体レーザ３０から出射される励起光ＬＳＲ_ＰＭＰを集光する集光レンズ３１と、複数の励起光ＬＳＲ_ＰＭＰをまとめて集光する集光手段３２と、集光手段３２を通過した励起光ＬＳＲ_ＰＭＰの光ファイバ２０への入光角度を変化させる反射鏡３３を具備する点が相違する。
本実施形態においては、励起光源３ｄから光ファイバ２０に入光側の端末面２０３に入力結合される励起光ＬＳＲ_ＰＭＰの０入光角度を変化させることにより、光ファイバ２０の出光側の端末面２００から出射する励起光ＬＳＲ_ＰＭＰの放射角度θの安定化を図っている。

【0052】

励起光源３ｄでは、ハウジング３４内に、複数の半導体レーザ３０が、球面上若しくは湾曲面上に配設されている。
それぞれの半導体レーザ３０の出光方向には所定の屈折率を有するシリンドリカルレンズ３１が配設されている。
シリンドリカルレンズ３１を介して集光された複数の励起光ＬＳＲ_ＰＭＰは集光レンズ３２０とレンズホルダ３２１とからなる集光手段３２を介して集光されながら、略すり鉢状の鏡面を有する反射鏡３３内に導入され、光ファイバ２０の入射側端末部２０３から光ファイバ２０内に入力される。

【0053】

光ファイバ２０な内部は屈折率の高いコア２０１と相対的に屈折率の低いクラッド２０２によって構成されており、光ファイバ２０内では、入光された励起光ＬＳＲ_ＰＭＰが、コア２０１とクラッド２０１との境界で反射を繰り返しながら伝送される。
このとき、本実施形態のように、複数の半導体レーザ３０から出射された励起光ＬＳＲ_ＰＭＰがそれぞれ、異なる入射角で光ファイバ２０内に入力されるので、コア２０１内に複数の伝送モードが存在することになり、コア２０１内で副屈折が促進され、合成波の形成により、出射側の端末面２００から出射される励起光ＬＳＲ_ＰＭＰの放射角θが一定となる。

【0054】

図１０、図１１を参照して、本発明に用いられる励起光源と入力結合部の変形例３ｅ、３ｆを具備するレーザ装置６ｅ、６ｆについて説明する。
図９に示した構成では、半導体レーザ３０を球面上に配設し、反射鏡３３を反射面が略円錐面状に形成した例を示したが、図１０に示す変形例３ｅでは、複数の半導体レーザを平板状に並べたレーザダイオードアレイ（レーザバーともいう。）３０ｅと複数の集光レンズを各半導体レーザの光軸上に位置するように配設したレンズアレイ３１ｅとによって励起光源３ｅを構成し、光ファイバ２０との入力結合部に、曲率半径が光ファイバ２０との連結側に向かって徐々に大きくなり、光軸に対して光源側に向かって凸となる湾曲面状の反射面を有する反射鏡３３ｅが用いられている。
さらに、図１１に示す変形例３３ｆでは、平面状に複数の半導体レーザを配設した面発光レーザ３０ｆと、複数の集光レンズを各半導体レーザの光軸上に位置するように配設したレンズアレイ３１ｆとによって励起光源３ｆを構成し、光ファイバ２０との入力結合部に、曲率半径が光ファイバ２０との連結側に向かって徐々に大きくなり、光軸に対して光源側に向かって凸となる湾曲面状の反射面を有する反射鏡３３ｆが用いられている。
このような構成とすることによって、励起光源３、３ｅから放射された励起光ＬＳＲ_ＰＭＰが反射鏡３３ｅ、３３ｆで励起光源側に戻る戻り光の発生を抑制して、さらなる光ファイバ２０へ結合される励起光ＬＳＲＰＭＰの集光効率の向上を図ることもできる。
なお、本変形例は、上記実施形態におけるレーザ装置のいずれにも適宜採用し得るものである。

【0055】

前記実施形態においては、本発明のレーザ発振装置を内燃機関用の点火装置として用いた場合を例として説明したが、本発明のレーザ発振装置は、点火装置としての用途に限定されるものでなく、レーザ溶接機やレーザ切断機、レーザ加工機等の用途にも適宜採用し得るものである。
この場合においても、効率よくパルスレーザが発振されるので、共振器の発熱が抑制され、加工速度の向上を図ることができる。
また、共振器の冷却システムの小型化、低コスト化も可能となる。

【符号の説明】

【0056】

１ 出力部（点火部）
１０ 励起光集光手段
１１ 共振器
１２ 弾性保持部材
１３ パルス光拡張手段
１４ パルス光集光手段
１５ 保護カバー
１６、１７、１８ ハウジング
２ 励起光伝送部
２０ 光ファイバ
２１ 保護被覆
２２ 固定部材
２２０ 固定部基体
２２１ 距離調整手段（鍔部）
２２２ 固定部材側径変部
２２３ 嵌合部
２２４ 基端部
２２５ 光ファイバ挿入孔
３ 励起光源
４ 電子制御装置（ＥＣＵ）
５ 内燃機関
６ レーザ発振装置（レーザ点火装置）

【先行技術文献】

【特許文献】

【0057】

【特許文献1】特表２０１０−５３９５３０号公報

【図1A】

【図1B】

【図2A】

【図2B】

【図4A】

【図4B】

【図4C】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図3A】

【図3B】

【図3C】