(57)【要約】【課題】太陽光に対し或る所要長さの光ファイバーを該所要長さに対比して大幅に縮小されたスペース内にて露呈させることのできる太陽光励起ファイバーレーザー装置を提供する。【解決手段】円形ないし長円形の平面輪郭と一様な厚みを有する導光材または蛍光材の層と、前記層の厚み縁に沿って捲装された光ファイバーとを有し、前記層の平面輪郭の平面部に入射した太陽光が導光材により散乱された光または前記層の平面輪郭の平面部に入射した太陽光が蛍光材に照射されて生成された蛍光が光ファイバーに照射されるようになっている太陽光励起ファイバーレーザー装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円形ないし長円形の平面輪郭と一様な厚みを有する導光材または蛍光材の層と、前記層の厚み縁に沿って捲装された光ファイバーとを有し、前記層の前記平面輪郭の平面部に入射した太陽光が前記導光材により散乱された光または前記層の前記平面輪郭の平面部に入射した太陽光が前記蛍光材に照射されて生成された蛍光が前記厚み縁に沿って捲装された光ファイバーに照射されるようになっていることを特徴とする太陽光励起ファイバーレーザー装置。
【請求項２】
前記層の厚み縁に沿って捲装された光ファイバーの環の外周りに、太陽光励起ファイバーレーザー装置の全体的平面外形輪郭を多角形とする導光材または蛍光材の付加層が付加されていることを特徴とする請求項１に記載の太陽光励起ファイバーレーザー装置。
【請求項３】
前記層の厚み縁に沿って捲装された光ファイバーは前記導光材または前記蛍光材より屈折率が高い透明材の層により被覆されていることを特徴とする請求項２に記載の太陽光励起ファイバーレーザー装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽光により励起されて光ファイバー内にレーザーを生起する太陽光励起ファイバーレーザー装置に係る。
【背景技術】
【０００２】
希土類を添加した光ファイバーに太陽光または太陽光を蛍光材に照射して生成された蛍光を照射し、光ファイバー内に特定波長のレーザー光を生起させることが知られている。この種の光ファイバーは、或る緩やかな曲率を越えて曲げられると、導光性が劣化し、更に曲率が上がると破損を生ずるので、光ファイバーを照射光に露呈するレーザー装置においては、従来、一般に、光ファイバーは直線状ないし略直線状とされるか、或いは下記の特許文献１に記載されている如く直線状配列の一部に緩やかな折り返し曲げ部を設けたＵ字型に形成されている。従って、太陽光の如き平行光線の束に対し所要長さの光ファイバーを露光させるには、レーザー装置として、光ファイバーに要する長さ（またはその２分の１弱）に相当する縦寸法が必要となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７-５７５２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、太陽光に対し或る所要長さの光ファイバーを該所要長さに対比して大幅に縮小されたスペース内にて露呈させることのできる太陽光励起ファイバーレーザー装置を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を解決すべく、本発明は、円形ないし長円形の平面輪郭と一様な厚みを有する導光材または蛍光材の層と、前記層の厚み縁に沿って捲装された光ファイバーとを有し、前記層の前記平面輪郭の平面部に入射した太陽光が前記導光材により散乱された光または前記層の前記平面輪郭の平面部に入射した太陽光が前記蛍光材に照射されて生成された蛍光が前記厚み縁に沿って捲装された光ファイバーに照射されるようになっていることを特徴とする太陽光励起ファイバーレーザー装置を提案するものである。ここで「長円形」とは、後述の図７に示す如く、楕円形、同径の半円弧を２本の平行直線で接続した形、互いに異なる径の略半円弧を２本の八型直線で接続した形等の曲率を所定値以下とする滑らかな輪郭を指すものとする。
【０００６】
前記層の厚み縁に沿って捲装された光ファイバーの環の外周りには、太陽光励起ファイバーレーザー装置の全体的平面外形輪郭を多角形とする導光材または蛍光材の付加層が付加されてよい。かかる付加層は適宜分割されていてよい。
【０００７】
前記層の厚み縁に沿って捲装された光ファイバーは前記導光材または前記蛍光材より屈折率が高い透明材の層により被覆されていてよい。
【発明の効果】
【０００８】
上記の如く、太陽光励起ファイバーレーザー装置が、円形ないし長円形の平面輪郭と一様な厚みを有する導光材または蛍光材の層と、前記層の厚み縁に沿って捲装された光ファイバーとを有する構造とされれば、前記層の円形平面輪郭の曲率ないし長円形平面輪郭の最大曲率を光ファイバーの曲げに許される曲率以下に設計しておくことにより、太陽光励起ファイバーレーザー装置を光ファイバーの全長に対比して大幅に縮小された縦横寸法内に収めることができる。この場合、円形ないし長円形の平面輪郭の層の円形ないし長円形の面に入射した太陽光は、導光材により散乱された光としてまたは太陽光が蛍光材に照射されて生成された蛍光として、前記層の厚み縁に沿って捲装された光ファイバーに照射される。
【０００９】
前記層の厚み縁に沿って捲装された光ファイバーの環の外周りに太陽光励起ファイバーレーザー装置の全体的平面外形輪郭を多角形とする導光材または蛍光材の付加層が付加されれば、かかる付加層に照射された太陽光またはそれによって生起された蛍光を光ファイバー捲装体にその環の外側から照射することができ、光ファイバーに対する太陽からの受光量はそれだけ増える。この場合、光ファイバーの環の外周りに付加された付加層は、太陽光励起ファイバーレーザー装置の全体的縦横寸法を元のままに保って、導光材または蛍光材の層の円形ないし長円形の平面輪郭を多角形に広げるので、太陽光励起ファイバーレーザー装置の全体的縦横寸法を元のままに保って１ユニットの太陽光励起ファイバーレーザー装置のレーザー出力を付加層分だけ増大させる。しかも、それだけでなく、多角形は隙間なく集合できるので、太陽光励起ファイバーレーザー装置の出力を増大させるべく複数のユニットが集合される場合に、装置全体の外形輪郭内に照射される太陽光を漏れなく吸収することができる。かかる付加層が適宜分割されれば、付加層の付加が容易となる。
【００１０】
前記層の厚み縁に沿って捲装された光ファイバーが前記導光材または前記蛍光材より屈折率が高い透明材の層により被覆されていれば、導光材または蛍光材の層の側より前記透明材の層内へ侵入した光は、両者の屈折率の関係から該透明材の層より出にくくなり、より高い効率で光ファイバーにより吸収される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図Ａは太陽光励起ファイバーレーザー装置が円形の平面輪郭と一様な厚みを有する導光材または蛍光材の層１の厚み縁に沿って光ファイバー２が捲装された態様に構成された本発明による太陽光励起ファイバーレーザー装置の基本構成部を示す斜視図、図Ｂは図Ａに示す構造に透明の被服用ガラス板３，４が付加された構造体の縦断面図である。
【図２】図Ａは円形の平面輪郭と一様な厚みを有する導光材または蛍光材の層１の厚み縁に沿って光ファイバー２が捲装され、更に光ファイバーの環の外周りに太陽光励起ファイバーレーザー装置の全体的平面外形輪郭を多角形（この場合、正方形）とする導光材または蛍光材の付加層５が付加された実施例を示す平面図、図Ｂは図Ａの付加層５を光ファイバー２の巻回層より引き離した状態を示す平面図、図Ｃは付加層が付加層６の如く変更された実施例を示す平面図、図Ｄは付加層が付加層７の如く変更された実施例を示す平面図、図Ｅは付加層が付加層８の如く変更された実施例を示す平面図である。
【図３】図２の図Ａに示す如き太陽光励起ファイバーレーザー装置をユニットとし、それらを集合させて装置の出力を増大させる要領の一例を示す平面図である。
【図４】図Ａは円形の平面輪郭と一様な厚みを有する導光材または蛍光材の層１の厚み縁に沿って光ファイバー２が捲装され、更に光ファイバーの環の外周りに太陽光励起ファイバーレーザー装置の全体的平面外形輪郭を三角形とする導光材または蛍光材の付加層９が付加された実施例を示す平面図、図Ｂは図Ａの付加層９を光ファイバー２の巻回層より引き離した状態を示す平面図、図Ｃは付加層が付加層１０の如く変更された実施例を示す平面図である。
【図５】図４の図Ａに示す如き太陽光励起ファイバーレーザー装置をユニットとし、それらを集合させて装置の出力を増大させる要領の一例を示す平面図である。
【図６】図４の図Ａに示す如き太陽光励起ファイバーレーザー装置をユニットとし、それらを集合させて装置の出力を増大させる要領の他の一例を示す平面図である。
【図７】長円形の平面輪郭と一様な厚みを有する導光材または蛍光材の層の厚み縁に沿って光ファイバーが捲装され、更に光ファイバーの環の外周りに太陽光励起ファイバーレーザー装置の全体的平面外形輪郭を多角形とする導光材または蛍光材の付加層が付加された実施例を示す平面図であり、図Ａは長円形が楕円の場合、図Ｂは長円形が同径の半円弧を２本の平行直線で接続した形の場合、図Ｃは長円形が互いに異なる径の略半円弧を２本の八型直線で接続した形の場合を示す。
【図８】図２の図Ａに示す実施例の光ファイバー２を更に層１および付加層５を構成する導光材または蛍光材より屈折率が高い透明材の層１１により被覆した実施例を示す平面図（但し、透明材の部分は平断面図）である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明による太陽光励起ファイバーレーザー装置は、その基本構成として図１の図Ａに示す如く円形ないし長円形（この例では円形）の平面輪郭と一様な厚みを有する導光材または蛍光材の層１と、前記層の厚み縁に沿って捲装された光ファイバー２とを有し、またより具体的には、図１の図Ｂに示す如くそれに被服用ガラス板３，４を加えた構造を有する。尚、底側のガラス板４は内側が鏡面等の高反射率の面とされていてよい。導光材または蛍光材の層１の円形ないし長円形の平面輪郭の平面部に入射した太陽光１２は、層１を構成する導光材により散乱された光または該平面部に入射した太陽光が層１を構成する蛍光材に照射されて生成された蛍光が光１３として示す如く、前記厚み縁に沿って捲装された光ファイバー２に照射されるようになっている。
【００１３】
図１に示す如き基本構成には、更に図２に示す如き導光材または蛍光材の付加層５〜８が付加され、全体として多角形（この例では四角形）の外形輪郭を呈する太陽光励起ファイバーレーザー装置のユニットが構成されてよい。導光材または蛍光材の付加層５〜８は、図２に示す如く適宜に分割された層片として形成されていてよい。かかる付加層の部分に入射した太陽光は、付加層部分の導光材により散乱され、或いは付加層部分の蛍光材を励起し、導光材により散乱された太陽光または蛍光材により生成された蛍光は、光ファイバー２の巻回層にその環の外周りから照射される。かかる付加層を光ファイバーの環の外周りに付加することにより、太陽光励起ファイバーレーザー装置の全体的縦横寸法を元のままに保って、導光材または蛍光材の層の円形ないし長円形の平面輪郭を多角形に広げるので、太陽光励起ファイバーレーザー装置の全体的縦横寸法を元のままに保って１ユニットの太陽光励起ファイバーレーザー装置のレーザー出力は付加層分だけ増大される。
【００１４】
図２の図Ａに示す如き太陽光励起ファイバーレーザー装置が単体として使用される場合には、付加層部分にて散乱された太陽光または付加層部分にて生成された蛍光が装置外へ漏出しないよう、底面に加えて多角形輪郭の周囲には鏡等の高反射率の板体が貼設されてよいが、実用上、多くの場合、太陽光励起ファイバーレーザー装置はその出力を増大させるべく、図２の図Ａに示す如き装置は図３に例示する如く複数個集合されて使用されてよいので、その場合には、隣接するユニットの周囲はそのままに解放されていてよい。また、この場合、本発明による如く各ユニットが多角形の外形輪郭を有していれば、ユニット間に隙間はできないので、ユニット集合体全体の外形輪郭内に照射された太陽光は全て有効に受け止められる。
【００１５】
図４は、円形の平面輪郭と一様な厚みを有する導光材または蛍光材の層１の厚み縁に沿って光ファイバー２が捲装され、その周りに付加された付加層により全体的平面外形輪郭が三角形とされる実施例を示している。この場合にも、付加層は付加層９または１０として示されている如く分割された層片とされていてよい。
【００１６】
図４の図Ａに示す如きユニットをより大きい出力の太陽光励起ファイバーレーザー装置として集合させるのは、図５または図６に例示する如き要領により行われてよい。
【００１７】
図７は、円形輪郭の導光材または蛍光材の層に代えて導光材または蛍光材の層の平面輪郭を長円形とする要領を示す。既に記した通り、この場合の長円形は、図Ａに示す如き楕円形、図Ｂに示す如き同径の半円弧を２本の平行直線で接続した形、図Ｃに示す如き互いに異なる径の略半円弧を２本の八型直線で接続した形を含んでいてよく、更に図示はしないが、同様の趣旨により曲率を所定値以下とする滑らかな輪郭を含むものであってよい。これらの外形輪郭によっても、ユニット集合体はその全体の外形輪郭内に照射された太陽光を漏れなく受け止めることができる。
【００１８】
図８は、図２の図Ａに示す実施例の光ファイバー２が、層１および付加層５を構成する導光材または蛍光材より屈折率が高い透明材の層１１により被覆されている実施例を示す。このように光ファイバー２の捲装体が層１および付加層５を構成する導光材または蛍光材より屈折率が高い透明材の層１１により被覆されていれば、導光材または蛍光材の層１および付加層５の側より透明材の層１１内へ侵入した光は、両者の屈折率の関係から透明材の層より出にくくなり、より高い効率で光ファイバーにより吸収される。
【００１９】
以上に於いては本発明をいくつかの実施例について詳細に説明したが、かかる実施例について本発明の範囲内にて種々の変更が可能であることは当業者にとって明らかであろう。
【符号の説明】
【００２０】
１…導光材または蛍光材の層、２…光ファイバー、３，４…ガラス板、５，６，７，８，９，１０…導光材または蛍光材の付加層、１１…導光材または蛍光材より屈折率が高い透明材の層、１２…太陽光、１３…太陽光が導光材層により散乱された光または太陽光が蛍光材層に照射されて生成された蛍光
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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