(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の点火装置のためのレーザーシステム（１００）であって、
第１のレーザー装置（１１０）と、
該第１のレーザー装置（１１０）の下流側に設けられ、当該第１のレーザー装置（１１０）と光学的に接続される第２のレーザー装置（１２０）とを有し、
前記第１のレーザー装置（１１０）は、前記第２のレーザー装置（１２０）の光学的ポンピングのためのポンピング光（１０）を生成するように構成されている、レーザーシステム（１００）において、
前記第１のレーザー装置（１１０）が、前記第２のレーザー装置（１２０）と光学的に接続されている領域（１１０ａ）において、半導体ダイオードレーザーとして構成された前記第１のレーザー装置（１１０）のポンピング光（１０）の出力に用いられる端面に反射コーティング層の形態の反射手段（１１５）を有しており、
前記反射手段（１１５）は、前記第２のレーザー装置（１２０）によって生成されたビーム（２０′）を反射するように構成されており、
前記第１のレーザー装置（１１０）は、さらに、前記第２のレーザー装置（１２０）と光学的に接続されている領域（１１０ａ）において透過層（１１６）を有し、
前記透過層（１１６）と前記反射コーティング層の形態の反射手段（１１５）とは、一緒に前記第１のレーザー装置（１１０）の表面に設けられている、
ことを特徴とするレーザーシステム（１００）。
【請求項２】
前記反射手段（１１５）は、前記第２のレーザー装置（１２０）によって生成されたビーム（２０′）に対して、５０％以下の透過係数を有している、請求項１記載のレーザーシステム（１００）。
【請求項３】
前記反射手段（１１５）は、前記第２のレーザー装置（１２０）によって生成されたビーム（２０′）に対して、１０％以下の透過係数を有している、請求項１記載のレーザーシステム（１００）。
【請求項４】
前記透過層（１１６）は、前記第１のレーザー装置（１１０）によって生成されたビーム（１０）に対して８５％以上の透過係数を有している、請求項１から３いずれか１項記載のレーザーシステム（１００）。
【請求項５】
前記透過層（１１６）は、前記第１のレーザー装置（１１０）によって生成されたビーム（１０）に対して９５％以上の透過係数を有している、請求項１から３いずれか１項記載のレーザーシステム（１００）。
【請求項６】
前記第１のレーザー装置（１１０）と前記第２のレーザー装置（１２０）との間に設けられる光学的構成素子（１３０）が、前記第２のレーザー装置（１２０）によって生成されるビーム（２０′）に対して透過的に構成されている、請求項１から５いずれか１項記載のレーザーシステム（１００）。
【請求項７】
前記第１のレーザー装置（１１０）と前記第２のレーザー装置（１２０）との間に設けられる光学的構成素子（１３０）は、前記第２のレーザー装置（１２０）によって生成されるビーム（２０′）に対して透過的に構成され、前記第２のレーザー装置（１２０）によって生成されたビーム（２０′）を反射するように構成された反射手段は有していない、請求項１から６いずれか１項記載のレーザーシステム（１００）。
【請求項８】
前記第１のレーザー装置（１１０）と前記第２のレーザー装置（１２０）との間に設けられる光学的構成素子（１３０）の領域に、液浸媒体（１４０）が設けられている、請求項１から７いずれか１項記載のレーザーシステム（１００）。
【請求項９】
前記第１のレーザー装置（１１０）と前記第２のレーザー装置（１２０）との間に設けられる光学的構成素子（１３０）の領域に、液浸流体及び／又は液浸ゲルが設けられている、請求項１から７いずれか１項記載のレーザーシステム（１００）。
【請求項１０】
前記第１のレーザー装置（１１０）の領域に、前記第２のレーザー装置（１２０）によって生成されたビーム（２０′）を検出するように構成された検出器（１５０）が設けられている、請求項１から９いずれか１項記載のレーザーシステム（１００）。
【請求項１１】
前記第１のレーザー装置（１１０）と前記第２のレーザー装置（１２０）を光学的に接続するための光導波路装置（１３０）が設けられている、請求項１から１０いずれか１項記載のレーザーシステム（１００）。
【請求項１２】
前記内燃機関は、自動車用の内燃機関である、請求項１から１１いずれか１項記載のレーザーシステム（１００）。
【請求項１３】
内燃機関のレーザーイグニッションプラグ（２００）のためのポンピング光源であって、
第１のレーザー装置（１１０）を有しており、
前記第１のレーザー装置（１１０）は、レーザーイグニッションプラグ（２００）内に設けられた第２のレーザー装置（１２０）の光学的ポンピングのためのポンピング光（１０）を生成するように構成されている、ポンピング光源において、
前記第１のレーザー装置（１１０）が、前記第２のレーザー装置（１２０）と光学的に接続可能な領域（１１０ａ）において、半導体ダイオードレーザーとして構成され前記第１のレーザー装置（１１０）のポンピング光（１０）の出力に用いられる端面に反射コーティング層の形態の反射手段（１１５）を有しており、
前記反射手段（１１５）は、前記第２のレーザー装置（１２０）によって生成されたビーム（２０′）を反射するように構成されており、
前記第１のレーザー装置（１１０）は、前記第２のレーザー装置（１２０）と光学的に接続可能な領域（１１０ａ）において、透過層（１１６）をさらに有し、
前記透過層（１１６）と前記反射コーティング層の形態の反射手段（１１５）とは、一緒に前記第１のレーザー装置（１１０）の表面に設けられている、
ことを特徴とするポンピング光源。
【請求項１４】
前記内燃機関は、自動車用の内燃機関である、請求項１３記載のポンピング光源。
【請求項１５】
請求項１から１２いずれか１項記載のレーザーシステム（１００）及び／又は請求項１３記載のポンピング光源を備えていることを特徴とする、内燃機関のための点火装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１のレーザー装置と、該第１のレーザー装置の下流側に配置され、当該第１のレーザー装置と光学的に接続される第２のレーザー装置とを有し、前記第１のレーザー装置は、第２のレーザー装置の光学的ポンピングのためにポンプ光を生成するように構成されている、内燃機関、特に自動車の点火装置のためのレーザーシステムに関している。
【背景技術】
【０００２】
前述したような形式の公知のレーザーシステムは図１に概略的に示されている。この公知のレーザーシステム１００′は、半導体ダイオードレーザーとして構成された第１のレーザー装置１１０を有しており、この装置がポンピング光を生成している。このポンピング光１０は、光導波路装置１３０を介して第２のレーザー装置１２０に伝送される。この第２のレーザー装置１２０は通常はレーザーイグニッションプラグ２００内に設けられている。
【０００３】
ポンピング光１０でポンピングされる、第２のレーザー装置１２０は、空気／燃料混合気のレーザー式点火のための高エネルギーレーザーパルス２０を生成する、Ｑスイッチ動作式のレーザー装置である。
【０００４】
従来のレーザーシステム１００′の欠点は、第２のレーザー装置１２０によって生成されるレーザーパルス２０の成分２０′が、第１のレーザー装置１１０にまで達して当該装置を損なわせる可能性があることである。このことを避けるために、第２のレーザー装置１２０自体に反射層１２０ａ、１３０ｂを設けるかまたは第１のレーザー装置１１０と第２のレーザー装置１２０の間に光学的素子１３０を設けることが公知である。特に光導波路装置１３０に反射層１３０ｂを被着させることは、この種のレーザーシステム１００′の製造コストを高くしてしまう。
【０００５】
発明の開示
そのため本発明の課題は、冒頭に述べたような形式のレーザーシステムを、容易にかつ低コストで製造できるように改善を施すことであり、それと同時に第２のレーザー装置によって生成される高エネルギーのレーザーパルスから第１のレーザー装置を確実に保護することである。
【０００６】
この課題は、冒頭に述べたような形式の本発明によるレーザーシステムにおいて、第１のレーザー装置が、第２のレーザー装置と光学的に接続されている領域に、第２のレーザー装置によって生成されたビームを反射するように構成された反射手段を有するように構成されて解決される。
【０００７】
ポンピング光源として構成された第１のレーザー装置と、反射手段との間の本発明による配置構成がもたらす利点は、これらのレーザー装置の間に設けられ、２つのレーザー装置の光学的な接続の実現のために用いられる複数の光学的構成素子が、別々に反射手段ないし反射層を備える必要がなくなることである。それによって、本発明によるレーザーシステムの製造は著しく簡単になり、それと同時に、本発明による第１のレーザー装置に設けられる反射手段が、第２のレーザー装置によって生成される高エネルギーなレーザーパルスからの保護の他に、外的影響からの保護も提供している。
【０００８】
本発明によるレーザーシステムの特に有利な実施形態によれば、反射手段が、第２のレーザー装置によって生成されたビームに対して、５０％以下の透過係数、有利には１０％以下の透過係数を有している。本件出願人の実験によれば、本発明による反射手段の前述した設計仕様のもとでは、ポンピング光源として用いられる第１のレーザー装置が、第２のレーザー装置の高エネルギーなレーザーパルスから十分に保護されることが判明している。
【０００９】
本発明の別の有利な変化例によれば、第１のレーザー装置が、第２のレーザー装置と光学的に接続されている領域において、第１のレーザー装置によって生成されたビームに対して８５％以上の透過係数、有利には９５％以上の透過係数を有している透過層を有することによって、第１のレーザー装置によって生成されたポンピング光ビームのより良好な出力が達成される。
【００１０】
本発明の別の有利な構成例によれば、反射手段が、反射性コーティング層として構成されることによって特に小型の装置が得られる。
【００１１】
本発明のさらに有利な実施例によれば、透過層と、高エネルギーなレーザーパルスから保護する反射コーティング層とが一緒に第１のレーザー装置表面に設けられる。第１のレーザー装置からのポンピングビームの効果的な出力と、第１のレーザー装置への高エネルギーなレーザーパルスの照射からの効果的な保護の他にも、第１のレーザー装置の前記領域の二重のコーティングによって、外的影響からの第１のレーザー装置の補強された保護が得られる。特に第１のレーザー装置が半導体ダイオードレーザーで構成されている場合には、有利には当該多重コーティングによって、半導体ダイオードレーザーの補強された機械的な保護が得られる。
【００１２】
本発明のさらに別の実施形態によれば、第１のレーザー装置と第２のレーザー装置の間に設けられる光学的構成素子が、第２のレーザー装置によって生成されるビーム、すなわち高エネルギーなレーザーパルスに対して透過的に構成される。本発明による変化実施例の第１の利点は、前記のような装置間に設けられる光学的素子が第２のレーザー装置によって生成されたビームを反射するように構成された反射手段は何も有さないことにある。これによって本発明によるレーザーシステムの製造プロセスが容易になる。
【００１３】
その上さらにこの種の構成のもとでは有利には、第２のレーザー装置から生成されたビーム、すなわち特に高エネルギーなレーザーパルスの成分は、レーザー装置の間に設けられた光学的構成素子をも貫通し得る。そのためこの成分は第１のレーザー装置の領域における本発明による反射手段の前まで届く。そこには、本発明による有利には、第２のレーザー装置から生成されたビームを検出するように構成されている検出器が設けられていてもよい。それにより有利には、従来のシステムでは、第２のレーザー装置から生成されたレーザービームの一部を検出器まで導くのに必要とされてきた別個の光導波路の配設が不要になる。さらに本発明の反射手段によれば、それと同時に、第１のレーザー装置が高エネルギーなレーザーパルスによって損なわることも無いことが保証される。
【００１４】
本発明によれば、複数のレーザー装置の間と場合によってはそれらの間に設けられる光学的構成素子との間で改善される光学的結合が、液浸媒体の適用によって保証される。この場合は、例えばいわゆるインデックスマッチングオイルのような液浸流体、及び／又は、シリコーンゲルのような液浸ゲルが用いられてもよい。本発明による液浸媒体の適用のもとでは、有利には、光導波路装置の領域において、又は第１のレーザー装置と第２のレーザー装置との間の光学的結合を実現させる他の構成素子の領域において、非反射コーティング層の施行を完全に省略することができる。
【００１５】
特に有利には、本発明によるレーザーシステムは内燃機関、特に自動車用内燃機関の、点火装置に用いることが可能である。この場合第１のレーザー装置は有利にはポンピングモジュールとも称される別個のモジュール内に設けられ、それに対して第２のレーザー装置は、例えば内燃機関のレーザーイグニッションプラグに直接統合させることが可能である。ポンピングモジュールとレーザーイグニッションプラグの間の光学的な接続は、それ自体公知の手法で例えば光導波路装置によって確立されてもよい。有利には本発明による、ポンピングモジュール内に設けられる第１のレーザー装置の領域の反射手段に基づけば、光導波路装置の領域に必要とされていた特殊な非反射層を省くことができるようになる。
【００１６】
請求項１０には、本発明の課題を解決するためのさらに別の手段として、ポンピング光源が記載されている。
【００１７】
本発明によるさらなる利点、特徴、細部については、以下の明細書において、図面に基づき、本発明の種々の実施例を用いて詳細に説明する。なお、以下の明細書及び特許請求の範囲において特定する複数の特徴は、それぞれ単独でも、任意の組合わせでも、本発明の実体を表わすものである。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】従来のレーザーシステムを示した図
【図２】本発明によるレーザーシステムを示した図
【００１９】
図２には、内燃機関の点火装置のための本発明によるレーザーシステム１００の実施形態が示されている。このレーザーシステム１００は、第１のレーザー装置１１０を有しており、この第１のレーザー装置１１０は本発明によれば半導体ダイオードレーザーとして構成されている。さらに第１のレーザー装置１１０は、第２のレーザー装置１２０の光学的ポンピングのためのポンピング光１０を生成するために設けられている。このポンピング光１０は、図２からも明らかなように、光導波路装置１３０を介して第２のレーザー装置１２０に導かれている。
【００２０】
この第２のレーザー装置１２０は、例えば、Ｑスイッチ（図示せず）とも称される共振器Ｑ値切換機能を備えた固体レーザーであり、このレーザーを用いることによって高エネルギーなレーザーパルス２０が公知の手法で生成可能である。この高エネルギーレーザーパルス２０は、内燃機関の燃焼室内に存在する可燃性の空気／燃料混合気の点火のために用いられる。固体レーザー１２０は図２からも明らかなように、内燃機関のレーザーイグニッションプラグ２００内に直接統合されている。その限りでは本発明によるレーザーシステム１００は、図１による従来方式のシステム１００′に相当している。
【００２１】
本発明によれば、以下ではポンピングレーザーとも称する第１のレーザー装置１１０が反射手段１１５を有している。この反射手段１１５は、第２のレーザー装置１２０によって生成されたビーム、つまり本願での高エネルギーレーザーパルス２０を反射するように構成されている。それにより有利には、場合によって光導波路装置１３０を介して当該ポンピングレーザー１１０まで到達した高エネルギーなレーザーパルスが当該ポンピングレーザー１１０を損なうことがないように保証される。
【００２２】
光導波路装置１３０を介してポンピングレーザー１１０まで伝達されたレーザーパルス成分２０′は、本発明による反射手段１１５によって有利には次のように反射ないし散乱する。すなわちレーザーパルスのわずかな成分２０″が、ポンピングレーザー１１０領域に設けられている光検出器１５０に到達するように反射ないし散乱する。このようにして第２のレーザー装置１２０の機能、すなわちレーザーパルス１０の生成が監視される。
【００２３】
図１に示されている従来方式の装置とは異なって、本発明によるレーザーシステム１００（図２）の光導波路装置１３０は、高エネルギーなレーザーパルス２０を反射するためのコーティング層１３０ｂ（図１）を有する必要がない。なぜなら、この機能が反射手段１１５によって実現されているからである。それ故ここでの光導波路装置１３０は、特に簡単に低コストで製造することができ、それと同時に、前述したような監視目的で、固体レーザー１２０のビーム２０′、２０″を検出器１５０に供給するのに利用することも可能である。
【００２４】
同様に、図１による従来システム１００′では、光導波路装置１３０へのポンピング光１０の効果的な入力と光導波路装置１３０からのポンピング光の効果的な出力を可能にするために設けられている周知の非反射層１３０ａ、１３０ｂが本発明では完全に省略することができる。なぜならば、第１のレーザー装置１１０と光導波路装置１３０との間の接続領域に、ないしは光導波路装置１３０と第２のレーザー装置１２０との間の接続領域に、有利には液浸媒体１４０が設けられているからである。この液浸媒体１４０は、有利にはいわゆるインデックスマッチングオイル又はシリコーンゲルであってもよい。
【００２５】
ポンピング光を出力するポンピングレーザー１１０の端面に設けられる反射コーティング層の形態の本発明による反射手段１１５は、さらに次のような利点を有している。すなわち、通常は、ポンピングレーザー１１０からのポンピング光１０の効果的な出力のために、ポンピングレーザー１１０の端面に設けられる非反射コーティング層ないし透過層１１６と共に、ポンピングレーザー１１０の外的な障害に対するより堅固な機械的保護を実現している。それと共にさらにポンピングレーザー１１０の端面に設けられている液浸媒体１４０と連結して、埃やちりなどのような周辺環境からの粒子媒体の影響からポンピングレーザー１１０を理想的に保護している。
【００２６】
反射コーティング層の形態で直接ポンピングレーザー１１０に被着させる本発明による反射手段１１５は、本発明によるポンピングレーザー１１０の理想的な製造プロセスも可能にさせる。なぜなら、非反射コーティング層ないし透過層１１６も、反射層１１５も、唯一の作業工程でポンピングレーザー１１０の前方端面に被着させることができるからである。その上さらに光導波路装置１３０の端面側における似たようなコーティング作業はもはや不要となる。
【００２７】
本発明によって可能となる理想的なポンピングレーザー１１０領域への光検出器１５０の配置構成は特に有利になる。なぜなら当該検出器１５０の電気的な端子と既存の電気的な端子との組合わせが容易になるからである。
【００２８】
ポンピングレーザー１１０の端面における非反射コーティング層（ないし透過層）１１６と反射コーティング層１１５との組合わせは、例えば酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）からなる層と酸化チタン（ＴｉＯ）からなる層を交互に含んでいる層構造で形成してもよい。これらの層の数と層の厚みは、ポンピング光１０と高エネルギーレーザーパルス２０の波長に依存して、当業者に公知の手法を用いて所望の透過係数が得られるように選択される。
【００２９】
有利には、透過層１１６は、第１のレーザー装置１１０によって生成されたポンピング光１０に対して、例えば約８５％以上の透過係数を有し、有利には約９５％以上の透過係数を有している。さらに有利には、反射層１１５は、固体レーザー１２０のレーザーパルス２０に対して、例えば約５０％以下の透過係数を有し、有利には約１０％以下の透過係数を有している。
【００３０】
また本発明はその他にも、図示はしていないが、反射コーティング層１１５を備えた別個のポンピング光源（図示せず）の形態での実現も可能であり、自動車分野での内燃機関の点火装置、並びに定常型の大型ガスエンジンの点火装置への使用には特に適している。
【図１】
0005698211.tif 000002
【図２】
0005698211.tif 000003