(57)【要約】【課題】所望のレーザ特性を安定的に得ることができるレーザ装置を提供する。【解決手段】  レーザ装置２００は、面発光レーザ２０１、第１集光光学系２０３、光ファイバ２０４、複数の光学素子と複数のスペーサ部材（２０７ａ〜２０７ｄ）を有する第２集光光学系２０５、及びレーザ共振器２０６を備えている。複数のスペーサ部材（２０７ａ〜２０７ｄ）は、第２集光光学系２０５の複数の光学素子及びレーザ共振器２０６のＺ軸方向に関する位置を調整するのに用いられる。これにより、レーザ共振器２０６に入射する光の「ビームウェスト径」及び「入射角」、並びに「第１の面から焦点までの距離」を個別に高精度に調整することができる。【選択図】図２
2016072610.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
前記光源から射出された光を伝送する光伝送部材と、
前記光伝送部材を介した光の光路上に配置された複数の光学素子と、
前記複数の光学素子を介した光が入力されるレーザ共振器と、
前記複数の光学素子のうち少なくとも１つの光学素子の位置を調整するための調整機構とを備えるレーザ装置。
【請求項２】
前記少なくとも１つの光学素子は、前記レーザ共振器に最も近い光学素子であることを特徴とする請求項１に記載のレーザ装置。
【請求項３】
前記レーザ共振器の位置を調整するための調整機構を更に備えることを特徴とする請求項１又は２に記載のレーザ装置。
【請求項４】
前記光源は、面発光レーザであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のレーザ装置。
【請求項５】
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１〜４のいずれか一項に記載のレーザ装置。
【請求項６】
前記レーザ共振器は、セラミックスであることを特徴とする請求項５に記載のレーザ装置。
【請求項７】
前記レーザ共振器は、レーザ媒質と可飽和吸収体とが接合されたコンポジット結晶であることを特徴とする請求項５又は６に記載のレーザ装置。
【請求項８】
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７に記載のレーザ装置。
【請求項９】
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１〜８のいずれか一項に記載のレーザ装置。
【請求項１０】
請求項１〜９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射出された光を集光する光学系とを備える点火装置。
【請求項１１】
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１０に記載の点火装置を備えていることを特徴とする内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
光励起によって発振するレーザ結晶を用いたレーザ装置は、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。
【０００３】
例えば、特許文献１には、レーザ装置と、複数の面発光レーザを有するポンプ光源とを備えたレーザ点火装置が開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来のレーザ装置では、所望のレーザ特性を安定的に得るのは困難であった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、光源と、前記光源から射出された光を伝送する光伝送部材と、前記光伝送部材を介した光の光路上に配置された複数の光学素子と、前記複数の光学素子を介した光が入力されるレーザ共振器と、前記複数の光学素子のうち少なくとも１つの光学素子の位置を調整するための調整機構とを備えるレーザ装置である。
【発明の効果】
【０００６】
本発明のレーザ装置によれば、所望のレーザ特性を安定的に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の一実施形態に係るエンジン３００の概略を説明するための図である。
【図２】点火装置３０１を説明するための図である。
【図３】レーザ共振器２０６を説明するための図である。
【図４】レーザ共振器２０６に入射する光の入射角、ビームウェスト径、第１面から焦点までの距離を説明するための図である。
【図５】第２集光光学系２０５を説明するための図である。
【図６】位置調整機構を説明するための図である。
【図７】図７（Ａ）及び図７（Ｂ）は、それぞれスペーサ部材を説明するための図である。
【図８】図８（Ａ）及び図８（Ｂ）は、それぞれ第１レンズ２０５ａを基準構成よりも−Ｚ側に移動させる場合の第１の調整方法を説明するための図である。
【図９】図９（Ａ）及び図９（Ｂ）は、それぞれ第１レンズ２０５ａを基準構成よりも−Ｚ側に移動させる場合の第２の調整方法を説明するための図である。
【図１０】図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）は、それぞれ第１レンズ２０５ａを基準構成よりも＋Ｚ側に移動させる場合の第１の調整方法を説明するための図である。
【図１１】図１１（Ａ）及び図１１（Ｂ）は、それぞれ第１レンズ２０５ａを基準構成よりも＋Ｚ側に移動させる場合の第２の調整方法を説明するための図である。
【図１２】図１２（Ａ）及び図１２（Ｂ）は、それぞれ第２レンズ２０５ｂを基準構成よりも−Ｚ側に移動させる場合の第１の調整方法を説明するための図である。
【図１３】図１３（Ａ）及び図１３（Ｂ）は、それぞれ第２レンズ２０５ｂを基準構成よりも−Ｚ側に移動させる場合の第２の調整方法を説明するための図である。
【図１４】図１４（Ａ）及び図１４（Ｂ）は、それぞれ第２レンズ２０５ｂを基準構成よりも＋Ｚ側に移動させる場合の第１の調整方法を説明するための図である。
【図１５】図１５（Ａ）及び図１５（Ｂ）は、それぞれ第２レンズ２０５ｂを基準構成よりも＋Ｚ側に移動させる場合の第２の調整方法を説明するための図である。
【図１６】図１６（Ａ）及び図１６（Ｂ）は、それぞれレーザ共振器２０６を基準構成よりも−Ｚ側に移動させる場合の第１の調整方法を説明するための図である。
【図１７】図１７（Ａ）及び図１７（Ｂ）は、それぞれレーザ共振器２０６を基準構成よりも−Ｚ側に移動させる場合の第２の調整方法を説明するための図である。
【図１８】図１８（Ａ）及び図１８（Ｂ）は、それぞれレーザ共振器２０６を基準構成よりも＋Ｚ側に移動させる場合の調整方法１を説明するための図である。
【図１９】図１９（Ａ）及び図１９（Ｂ）は、それぞれレーザ共振器２０６を基準構成よりも＋Ｚ側に移動させる場合の調整方法２を説明するための図である。
【図２０】レーザ装置の変形例１を説明するための図である。
【図２１】レーザ装置の変形例２を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
「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。
【０００９】
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。
【００１０】
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）。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
レーザ媒質２０６ａは、共振器長が８ｍｍの直方体形状のＮｄ：ＹＡＧ結晶である。可飽和吸収体２０６ｂは、長さが２ｍｍの直方体形状のＣｒ：ＹＡＧ結晶である。
【００２６】
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。
【００２７】
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８０８ｎｍであることが望ましい。そして、可飽和吸収体２０６ｂは、Ｑスイッチの動作を行う。
【００２８】
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）。
【００２９】
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。
【００３０】
具体的には、第１の面には、波長が８０８ｎｍの光に対して十分に高い透過率を示し、波長が１０６４ｎｍの光に対して十分に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の光に対して所望のしきい値が得られるように選択された反射率を示すコーティングがなされている。
【００３１】
これにより、レーザ共振器２０６内で光が共振し増幅される。ここでは、レーザ共振器２０６の共振器長は１０（＝８＋２）ｍｍである。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
また、前記第１集光光学系２０３及び前記射出光学系２１０は、いずれも単一のレンズからなっていても良いし、複数のレンズからなっていても良い。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
「詳細」
レーザ共振器２０６に入射する光の「ビームウェスト径」及び「入射角」、並びに「第１の面から焦点までの距離」（図４参照）といった、いわゆる入射光特性は、Ｑスイッチレーザ特性に大きく影響する。そして、例えば、組付け誤差によって上記入射光特性が変化すると、Ｑスイッチレーザ特性が変化する。
【００４０】
面発光レーザ２０１における複数の発光部は、直径８．９ｍｍの領域内に配置されている。そして、面発光レーザ２０１から光を射出する際には、複数の発光部は、同時に発光される。
【００４１】
このように、面発光レーザ２０１は、複数の発光部を有しているため、光出力を大きくすることができる。ここでは、面発光レーザ２０１の光出力は約２００Ｗである。
【００４２】
本実施形態では、第２集光光学系２０５は、第１レンズ２０５ａ、第２レンズ２０５ｂ、及び複数のスペーサ部材（２０７ａ〜２０７ｄ）を有している（図５参照）。なお、第２集光光学系２０５は、３つ以上のレンズを有していても良い。
【００４３】
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。ここでは、第１レンズ２０５ａとして、焦点距離が８ｍｍのコリメートレンズ（Ｔｈｏｒｌａｂｓ社製、型番：Ｃ２４０ＴＭＥ−Ｂ）を用いている。
【００４４】
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。ここでは、第２レンズ２０５ｂとして、焦点距離が６．２４ｍｍの集光レンズ（Ｔｈｏｒｌａｂｓ社製、型番：Ｃ１１０ＴＭＥ−Ｂ）を用いている。
【００４５】
なお、第１レンズ２０５ａ及び第２レンズ２０５ｂとして、上記以外のものを用いても良い。
【００４６】
本実施形態では、第１レンズ２０５ａ、第２レンズ２０５ｂ、及びレーザ共振器２０６のＺ軸方向に関する位置を調整することにより、上記入射光特性を調整することができる。
【００４７】
例えば、「第１の面から焦点までの距離」を調整する場合は、第２レンズ２０５ｂ及びレーザ共振器２０６の少なくとも一方のＺ軸方向に関する位置を調整する。
【００４８】
また、「ビームウェスト径」を調整する場合は、第１レンズ２０５ａ及び第２レンズ２０５ｂの少なくとも一方のＺ軸方向に関する位置を調整する。
【００４９】
また、「入射角」を調整する場合は、第１レンズ２０５ａ及び第２レンズ２０５ｂの少なくとも一方のＺ軸方向に関する位置を調整する。
【００５０】
本実施形態では、第１レンズ２０５ａの位置調整は、スペーサ部材２０７ａ及びスペーサ部材２０７ｂの少なくとも一方によって行われる。
【００５１】
また、第２レンズ２０５ｂの位置調整は、スペーサ部材２０７ｂ及びスペーサ部材２０７ｃの少なくとも一方によって行われる。
【００５２】
また、レーザ共振器２０６の位置調整は、スペーサ部材２０７ｃ及びスペーサ部材２０７ｄの少なくとも一方によって行われる。
【００５３】
ここでは、一例として図６に示されるように、第１レンズ２０５ａは、第１レンズホルダ２２６に保持され、第２レンズ２０５ｂは、第２レンズホルダ２２３に保持されている。また、レーザ共振器２０６は、結晶ホルダ２２４に保持され、射出光学系２１０は、第３レンズホルダ２２５に保持されている。そして、光ファイバ２０４は、ファイバホルダ２２１に保持されている。
【００５４】
各ホルダは、外周に雄ねじが形成されている。そして、第１レンズホルダ２２６、第２レンズホルダ２２３、及び結晶ホルダ２２４は、発振筐体の内部に収容されている。発振筐体の内部には、各ホルダの雄ねじに対応する雌ねじが形成されている。ファイバホルダ２２１は、発振筐体の−Ｚ側端部から発振筐体内にねじ込まれ、第３レンズホルダ２２５は、発振筐体の＋Ｚ側端部から発振筐体内にねじ込まれている。この場合は、各ホルダを回転させることにより、各ホルダをＺ軸方向に関して移動させることができる。
【００５５】
すなわち、第１レンズホルダ２２６を回転させることによって、第１レンズ２０５ａのＺ軸方向に関する位置を調整することができる。また、第２レンズホルダ２２３を回転させることによって、第２レンズ２０５ｂのＺ軸方向に関する位置を調整することができる。さらに、結晶ホルダ２２４を回転させることによって、レーザ共振器２０６のＺ軸方向に関する位置を調整することができる。
【００５６】
各スペーサ部材は、一例として図７（Ａ）及び図７（Ｂ）に示されるように、光が通過できるように中央に開口部を有するリング状の板部材である。なお、図７（Ｂ）は、図７（Ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【００５７】
ここでは、各スペーサ部材として、ステンレス鋼（ＳＵＳ４３０）の板部材が用いられている。そして、基本構成では、スペーサ部材２０７ａの板厚は１．３２ｍｍであり、スペーサ部材２０７ｂの板厚は２．０ｍｍであり、スペーサ部材２０７ｃの板厚は１．４ｍｍであり、スペーサ部材２０７ｄの板厚は１．０ｍｍである。さらに、ここでは、これらとは板厚の異なる複数の板部材が準備されている。
【００５８】
（１）基準構成に対して、第１レンズ２０５ａを−Ｚ側に移動させる場合
この場合は、一例として図８（Ａ）及び図８（Ｂ）に示されるように、スペーサ部材２０７ａを基準構成よりも薄い板部材と取り替えるとともに、スペーサ部材２０７ｂを基準構成よりも厚い板部材と取り替える。
【００５９】
具体的には、例えば、移動量が０．５ｍｍのときには、スペーサ部材２０７ａを板厚が０．８２ｍｍの板部材と取り替えるとともに、スペーサ部材２０７ｂを２．５ｍｍの板部材と取り替える。
【００６０】
なお、この場合に、一例として図９（Ａ）及び図９（Ｂ）に示されるように、スペーサ部材２０７ａを基準構成よりも薄い板部材と取り替えるとともに、第１レンズホルダ２２６と基準構成のスペーサ部材２０７ｂとの隙間にスペーサ部材２０７ｂ’を挿入しても良い。
【００６１】
具体的には、例えば、移動量が０．５ｍｍのときには、スペーサ部材２０７ａを板厚が０．８２ｍｍの板部材と取り替えるとともに、スペーサ部材２０７ｂ’として板厚が０．５ｍｍの板部材を用いる。
【００６２】
（２）基準構成に対して、第１レンズ２０５ａを＋Ｚ側に移動させる場合
この場合は、一例として図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）に示されるように、スペーサ部材２０７ａを基準構成よりも厚い板部材と取り替えるとともに、スペーサ部材２０７ｂを基準構成よりも薄い板部材と取り替える。
【００６３】
具体的には、例えば、移動量が０．５ｍｍのときには、スペーサ部材２０７ａを板厚が１．８２ｍｍの板部材と取り替えるとともに、スペーサ部材２０７ｂを１．５ｍｍの板部材と取り替える。
【００６４】
なお、この場合に、一例として図１１（Ａ）及び図１１（Ｂ）に示されるように、スペーサ部材２０７ｂを基準構成よりも薄い板部材と取り替えるとともに、第１レンズホルダ２２６と基準構成のスペーサ部材２０７ａとの隙間にスペーサ部材２０７ａ’を挿入しても良い。
【００６５】
具体的には、例えば、移動量が０．５ｍｍのときには、スペーサ部材２０７ｂを板厚が１．５ｍｍの板部材と取り替えるとともに、スペーサ部材２０７ａ’として板厚が０．５ｍｍの板部材を用いる。
【００６６】
（３）基準構成に対して、第２レンズ２０５ｂを−Ｚ側に移動させる場合
この場合は、一例として図１２（Ａ）及び図１２（Ｂ）に示されるように、スペーサ部材２０７ｂを基準構成よりも薄い板部材と取り替えるとともに、スペーサ部材２０７ｃを基準構成よりも厚い板部材と取り替える。
【００６７】
具体的には、例えば、移動量が０．５ｍｍのときには、スペーサ部材２０７ｂを板厚が１．５ｍｍの板部材と取り替えるとともに、スペーサ部材２０７ｃを１．９ｍｍの板部材と取り替える。
【００６８】
なお、この場合に、一例として図１３（Ａ）及び図１３（Ｂ）に示されるように、スペーサ部材２０７ｂを基準構成よりも薄い板部材と取り替えるとともに、第２レンズホルダ２２３と基準構成のスペーサ部材２０７ｃとの隙間にスペーサ部材２０７ｃ’を挿入しても良い。
【００６９】
具体的には、例えば、移動量が０．５ｍｍのときには、スペーサ部材２０７ｂを板厚が１．５ｍｍの板部材と取り替えるとともに、スペーサ部材２０７ｃ’として板厚が０．５ｍｍの板部材を用いる。
【００７０】
（４）基準構成に対して、第２レンズ２０５ｂを＋Ｚ側に移動させる場合
この場合は、一例として図１４（Ａ）及び図１４（Ｂ）に示されるように、スペーサ部材２０７ｃを基準構成よりも薄い板部材と取り替えるとともに、スペーサ部材２０７ｂを基準構成よりも厚い板部材と取り替える。
【００７１】
具体的には、例えば、移動量が０．５ｍｍのときには、スペーサ部材２０７ｃを板厚が０．９ｍｍの板部材と取り替えるとともに、スペーサ部材２０７ｂを２．５ｍｍの板部材と取り替える。
【００７２】
なお、この場合に、一例として図１５（Ａ）及び図１５（Ｂ）に示されるように、スペーサ部材２０７ｃを基準構成よりも薄い板部材と取り替えるとともに、第２レンズホルダ２２３と基準構成のスペーサ部材２０７ｂとの隙間にスペーサ部材２０７ｂ’を挿入しても良い。
【００７３】
具体的には、例えば、移動量が０．５ｍｍのときには、スペーサ部材２０７ｃを板厚が０．９ｍｍの板部材と取り替えるとともに、スペーサ部材２０７ｂ’として板厚が０．５ｍｍの板部材を用いる。
【００７４】
（５）基準構成に対して、レーザ共振器２０６を−Ｚ側に移動させる場合
この場合は、一例として図１６（Ａ）及び図１６（Ｂ）に示されるように、スペーサ部材２０７ｃを基準構成よりも薄い板部材と取り替えるとともに、スペーサ部材２０７ｄを基準構成よりも厚い板部材と取り替える。
【００７５】
具体的には、例えば、移動量が０．５ｍｍのときには、スペーサ部材２０７ｃを板厚が０．９ｍｍの板部材と取り替えるとともに、スペーサ部材２０７ｄを１．５ｍｍの板部材と取り替える。
【００７６】
なお、この場合に、一例として図１７（Ａ）及び図１７（Ｂ）に示されるように、スペーサ部材２０７ｃを基準構成よりも薄い板部材と取り替えるとともに、結晶ホルダ２２４と基準構成のスペーサ部材２０７ｄとの隙間にスペーサ部材２０７ｄ’を挿入しても良い。
【００７７】
具体的には、例えば、移動量が０．５ｍｍのときには、スペーサ部材２０７ｃを板厚が０．９ｍｍの板部材と取り替えるとともに、スペーサ部材２０７ｄ’として板厚が０．５ｍｍの板部材を用いる。
【００７８】
（６）基準構成に対して、レーザ共振器２０６を＋Ｚ側に移動させる場合
この場合は、一例として図１８（Ａ）及び図１８（Ｂ）に示されるように、スペーサ部材２０７ｄを基準構成よりも薄い板部材と取り替えるとともに、スペーサ部材２０７ｃを基準構成よりも厚い板部材と取り替える。
【００７９】
具体的には、例えば、移動量が０．５ｍｍのときには、スペーサ部材２０７ｄを板厚が０．５ｍｍの板部材と取り替えるとともに、スペーサ部材２０７ｃを１．９ｍｍの板部材と取り替える。
【００８０】
なお、この場合に、一例として図１９（Ａ）及び図１９（Ｂ）に示されるように、スペーサ部材２０７ｄを基準構成よりも薄い板部材と取り替えるとともに、結晶ホルダ２２４と基準構成のスペーサ部材２０７ｃとの隙間にスペーサ部材２０７ｃ’を挿入しても良い。
【００８１】
具体的には、例えば、移動量が０．５ｍｍのときには、スペーサ部材２０７ｄを板厚が０．５ｍｍの板部材と取り替えるとともに、スペーサ部材２０７ｃ’として板厚が０．５ｍｍの板部材を用いる。
【００８２】
本実施形態では、作業者が、レーザ共振器２０６から射出される光の特性であるＱスイッチレーザ出力、及びパルス数が目標値に達するように、第１レンズ２０５ａ、第２レンズ２０５ｂ、及びレーザ共振器２０６の位置調整を行う。ここでは、パルス数の目標値として、５００μ秒毎に４個としている。
【００８３】
上記位置調整によって、光ファイバ２０４の＋Ｚ側端面と第１レンズ２０５ａとの距離は、約３ｍｍの範囲内で調整が可能である。また、第１レンズ２０５ａと第２レンズ２０５ｂとの距離は、約１０ｍｍの範囲内で調整が可能である。また、第２レンズ２０５ｂとレーザ共振器２０６との距離は、約５ｍｍの範囲内で調整が可能である。また、レーザ共振器２０６と射出光学系２１０との距離は、約５０ｍｍの範囲内で調整が可能である。なお、これらの調整可能な範囲は一例であり、これらに限定されるものではない。
【００８４】
ところで、第２レンズ２０５ｂが位置調整可能であれば、第１レンズ２０５ａ及びレーザ共振器２０６の位置をいずれも調整せずに、「第１の面から焦点までの距離」を調整することができる。
【００８５】
レーザ装置２００を利用した点火装置３０１は、通常の点火装置、例えばスパークプラグなどに比べてエネルギーが高く、点火位置も任意に変えることができるため、エンジンの効率改善が期待できる。
【００８６】
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によると、第２集光光学系２０５によって、本願発明における複数の光学素子が構成され、スペーサ部材２０７ａ〜２０７ｃによって、少なくとも１つの光学素子の位置を調整するための調整機構が構成されている。また、スペーサ部材２０７ｃとスペーサ部材２０７ｄとによって、本願発明におけるレーザ共振器の位置を調整するための調整機構が構成されている。
【００８７】
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２０１、第１集光光学系２０３、光ファイバ２０４、複数の光学素子と複数のスペーサ部材（２０７ａ〜２０７ｄ）を有する第２集光光学系２０５、及びレーザ共振器２０６を備えている。
【００８８】
面発光レーザ２０１は複数の発光部を有している。面発光レーザ２０１から射出された光は、第１集光光学系２０３で集光され、光ファイバ２０４を伝播し、第２集光光学系２０５で集光されてレーザ共振器２０６に入射する。
【００８９】
レーザ共振器２０６は、レーザ媒質２０６ａと可飽和吸収体２０６ｂのコンポジット結晶である。このコンポジット結晶は、レーザ媒質２０６ａと可飽和吸収体２０６ｂ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。
【００９０】
複数のスペーサ部材（２０７ａ〜２０７ｄ）は、第２集光光学系２０５の複数の光学素子及びレーザ共振器２０６のＺ軸方向に関する位置を調整するのに用いられる。
【００９１】
すなわち、レーザ装置２００では、光ファイバ２０４とレーザ共振器２０６との間に複数の光学素子が設けられるとともに、該複数の光学素子及びレーザ共振器２０６のＺ軸方向に関する位置を調整するための調整機構が設けられている。
【００９２】
この場合は、レーザ共振器２０６に入射する光の「ビームウェスト径」及び「入射角」、並びに「第１の面から焦点までの距離」を個別に高精度に調整することができる。そこで、組付け誤差があったとしても、所望のＱスイッチレーザ特性を安定的に得ることができる。
【００９３】
なお、仮に第２集光光学系２０５が１枚のレンズで構成されていると、該レンズのＺ軸方向に関する位置を調整しても、レーザ共振器２０６に入射する光の「ビームウェスト径」及び「入射角」、並びに「第１の面から焦点までの距離」を、それぞれ個別に精度良く調整するのは困難である。
【００９４】
そして、本実施形態に係る点火装置３０１は、レーザ装置２００を有しているため、結果として、安定した点火を行うことができる。なお、射出光学系２１０の焦点距離を調整することにより、Ｚ軸方向に関する集光位置を調整することができる。
【００９５】
さらに、本実施形態に係るエンジン３００は、点火装置３０１を備えているため、結果として、動作を安定させることができる。
【００９６】
なお、上記実施形態では、スペーサ部材の材質がステンレス鋼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。
【００９７】
また、上記実施形態では、スペーサ部材の外形が円形状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、スペーサ部材の外形が矩形状や楕円形状であっても良い。
【００９８】
また、上記実施形態において、レーザ共振器２０６の位置調整が不要であれば、一例として図２０に示されるレーザ装置４００のように、前記スペーサ部材２０７ｄがなくても良い。
【００９９】
また、上記実施形態では、スペーサ部材を用いて第１レンズ２０５ａ、第２レンズ２０５ｂ及びレーザ共振器２０６の位置調整を行う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、固定ねじを用いても良い（図２１参照）。
【０１００】
各固定ねじは、Ｚ軸に直交する方向に沿って発振筐体を貫通し、その先端が各ホルダに対向している。そこで、固定ねじを締めるとホルダは発振筐体に固定され、固定ねじをゆるめるとホルダは発振筐体に対して固定が解除される。固定ねじは、対応するホルダの位置を調整する際にゆるめられ、調整が終了すると締められる。
【０１０１】
また、上記実施形態では、スペーサ部材を用いた位置調整が、Ｚ軸方向に関する位置調整のみに用いられる場合について説明したが、これに限定されることはなく、例えば、Ｘ軸方向やＹ軸方向に関する位置調整にも用いられて良い。
【符号の説明】
【０１０２】
２００…レーザ装置、２０１…面発光レーザ、２０３…第１集光光学系、２０４…光ファイバ、２０５…第２集光光学系、２０５ａ…第１レンズ（複数の光学素子の一つ）、２０５ｂ…第２レンズ（複数の光学素子の一つ）、２０６…レーザ共振器、２０６ａ…レーザ媒質、２０６ｂ…可飽和吸収体、２０７ａ〜２０７ｄ…スペーサ部材（調整機構）、２１０…射出光学系（光学系）、２２１…ファイバホルダ、２２６…第１レンズホルダ、２２３…第２レンズホルダ、２２４…結晶ホルダ、２２５…第３レンズホルダ、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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１０３】
【特許文献１】特表２０１３−５４５２８０号公報
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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