(57)【要約】  光パワー伝送装置は、第１光利得発生手段と第１光反射手段とを備える発光ユニットと、光ファイバと、第２光反射手段と、受光手段と、を備え、前記第２光反射手段は、前記光ファイバよりも受光手段側に配置され、前記第１光反射手段と前記第２光反射手段との間に、前期第１光利得発生手段と前記光ファイバとが光学的に接続されることによって第１レーザ共振器を構成しており、前記第１レーザ共振器で発生した第１レーザ光が前記受光手段に入射するように構成されている。
2020032148.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１光利得発生手段と第１光反射手段とを備える発光ユニットと、
光ファイバと、
第２光反射手段と、
受光手段と、
を備え、
前記第２光反射手段は、前記光ファイバよりも受光手段側に配置され、
前記第１光反射手段と前記第２光反射手段との間に、前記第１光利得発生手段と前記光ファイバとが光学的に接続されることによって第１レーザ共振器を構成しており、
前記第１レーザ共振器で発生した第１レーザ光が前記受光手段に入射するように構成されていることを特徴とする光パワー伝送装置。
【請求項２】
前記第２光反射手段と前記受光手段は、互いに固定されて受光ユニットを構成していることを特徴とする請求項１に記載の光パワー伝送装置。
【請求項３】
エネルギーを前記第１光利得発生手段に供給するエネルギー供給手段を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光パワー伝送装置。
【請求項４】
前記光ファイバは、前記第２光反射手段に対して、光学的な結合が解除し得るように、構成されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一つに記載の光パワー伝送装置。
【請求項５】
前記光ファイバは前記受光ユニット側に第１の固定部を有し、
前記受光ユニットは第２の固定部を有し、
前記第１の固定部は、前記光ファイバと前記第２光反射手段とを光学的に接続可能とする所定の位置に設置された第２の固定部と、着脱可能に接続されることを特徴とする請求項２から請求項４のいずれか一つに記載の光パワー伝送装置。
【請求項６】
前記エネルギー供給手段は、前記第１光反射手段と前記光ファイバと前記第２光反射手段とが光学的接続をされている状態では前記レーザ発振が起こり、前記光学的接続が解除された場合は前記レーザ発振が起こらない範囲の値のエネルギーを前記第１光利得発生手段に供給するよう設定されていることを特徴とする請求項３から請求項５のいずれか一つに記載の光パワー伝送装置。
【請求項７】
前記第１光利得発生手段は半導体光増幅器であることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一つに記載の光パワー伝送装置。
【請求項８】
前記受光手段は、前記第１レーザ共振器から出力された前記第１レーザ光を受光し、電流に変換する光電変換素子であることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一つに記載の光パワー伝送装置。
【請求項９】
前記光電変換素子は、シリコン（Ｓｉ）を主成分とする半導体材料を含むことを特徴とする請求項８に記載の光パワー伝送装置。
【請求項１０】
前記光電変換素子は、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）と格子整合する半導体材料を含むことを特徴とする請求項８に記載の光パワー伝送装置。
【請求項１１】
前記光電変換素子は、インジウム燐（ＩｎＰ）と格子整合する半導体材料を含むことを特徴とする請求項８に記載の光パワー伝送装置。
【請求項１２】
前記受光ユニットは、第２レーザ共振器と、前記第２レーザ共振器内に配置されており、エネルギーを供給されることで光利得を発生する第２光利得発生手段と、を備え、
前記第２光利得発生手段は、前記第１レーザ光を受光して光利得を発生し、
前記第２レーザ共振器によってレーザ発振が起こり、当該レーザ発振によって発生した第２レーザ光が前記第２レーザ共振器から出力するように構成されていることを特徴とする請求項２から請求項７のいずれか一つに記載の光パワー伝送装置。
【請求項１３】
前記第２光利得発生手段は、イットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ）を含む光学材料で構成されていることを特徴とする請求項１２に記載の光パワー伝送装置。
【請求項１４】
前記第２光利得発生手段は、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）と格子整合する半導体材料を含むことを特徴とする請求項１２に記載の光パワー伝送装置。
【請求項１５】
前記第２光利得発生手段は、インジウム燐（ＩｎＰ）と格子整合する半導体材料を含むことを特徴とする請求項１２に記載の光パワー伝送装置。
【請求項１６】
前記受光手段は、前記第１レーザ共振器から出力された前記第１レーザ光を吸収し、当該第１レーザ光とは波長が異なる光を発光する発光手段であることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一つに記載の光パワー伝送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバにより光パワーを伝送する光パワー伝送装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバを用いた光パワー伝送の応用例として、光ファイバ給電がある。光ファイバ給電は、高出力レーザ光源から出力されたレーザ光を、光ファイバを用いて遠隔地へ送電し、受光ユニットで光電変換を行ってレーザ光のエネルギーを電力に変換し、当該電力によって電気機器を駆動する技術である。光ファイバ給電は、従来の銅線を用いた給電と比べ、電磁誘導を受けないのでノイズに強いかつノイズを発生しない、雷撃に対する耐性が高い、電気接点を持たないので高湿度環境下でも使用可能、防爆性が高いなどの多くのメリットがある。このような光パワー伝送は、たとえば自動車等の内燃機関における点火装置としても検討されている（非特許文献１）。【０００３】
その一方で、レーザ光が給電経路から外部へ漏洩し、放射された場合には、人体や周辺物体へ損傷を与える虞がある。このような虞を回避するために、特許文献１では光電変換手段の出力電圧を検出し、異常を検出した場合に直ちにレーザ光源を停止する光パワー遮断手段が動作する構成が開示されている。【０００４】
また、特許文献２においても同様に、受光側で適切な信号を受光できない場合、受光側から発光側へエラー情報を含む信号光が送られ、制御部からの指示で給電用のレーザ光源の駆動を停止するとされる技術が開示されている。【０００５】
一方で、光ファイバを用いない光無線給電技術においては、特許文献３のように再帰ミラーと利得手段とを組み合わせた発光ユニットと、再帰ミラーと受光手段を組み合わせた受光ユニットと、の間でレーザ共振器を形成することで、共振器光路内に人体などの遮蔽物が挿入されると、直ちにレーザ発振が停止するとされる技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−３７１０５号公報
【特許文献２】特開２００８−１９３３２７号公報
【特許文献３】米国特許第９７０５６０６号明細書
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】平等拓範他、「ジャイアントパルスマイクロレーザーによるエンジン点火の可能性」、J.  Plasma  Fusion  Res.  Vol.89,  No.4,  pp.238,  2013
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１、２のように、光ファイバ給電において、受光側で異常を検出し発光側へフィードバックする方法は、異常検出手段と、レーザ光源の動作を遮断するための回路と、が別途必要となり、システム構成が複雑になる場合がある。また、当該方法では、異常検出および信号処理等を伴うため、本来レーザ発振を停止させるべき状態であっても、異常検出や信号処理等を行う機構の誤動作により、誤ってレーザ発振が起こる可能性も否定できないという問題がある。【０００９】
これに対して、特許文献３に記載の光無線給電方式は、より高い安全性が確保されている。しかしながら、発光ユニットと受光ユニットとの距離が離れてしまうと、パワー伝送損失が飛躍的に増大し、レーザ発振が起こらなくなる。そのため、実用的なパワー伝送の距離としては数ｍ程度である。また、発光ユニットと受光ユニットの間に障害物がある場合、光パワーを伝送することはできないため、その設置環境としては、見通しのよい狭い空間だけに限定されてしまうという問題がある。【００１０】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、その目的は、簡易な構成にて高い安全性を確保しつつ、遠距離や見通しの利かない場所への光パワー伝送を実現することができる光パワー伝送装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様に係る光パワー伝送装置は、第１光利得発生手段と第１光反射手段とを備える発光ユニットと、光ファイバと、第２光反射手段と、受光手段と、を備え、前記第２光反射手段は、前記光ファイバよりも受光手段側に配置され、前記第１光反射手段と前記第２光反射手段との間に、前記第１光利得発生手段と前記光ファイバとが光学的に接続されることによって第１レーザ共振器を構成しており、前記第１レーザ共振器で発生した第１レーザ光が前記受光手段に入射するように構成されていることを特徴とする。【００１２】
本発明の一態様に係る光パワー伝送装置は、前記第２光反射手段と前記受光手段は、互いに固定されて受光ユニットを構成していることを特徴とする。【００１３】
本発明の一態様に係る光パワー伝送装置は、エネルギーを前記第１光利得発生手段に供給するエネルギー供給手段を有することを特徴とする。【００１４】
本発明の一態様に係る光パワー伝送装置は、前記光ファイバは、前記第２光反射手段に対して、光学的な結合が解除し得るように、構成されていることを特徴とする。【００１５】
本発明の一態様に係る光パワー伝送装置は、前記光ファイバは前記受光ユニット側に第１の固定部を有し、前記受光ユニットは第２の固定部を有し、前記第１の固定部は、前記光ファイバと前記第２光反射手段とを光学的に接続可能とする所定の位置に設置された第２の固定部と、着脱可能に接続されることを特徴とする。【００１６】
本発明の一態様に係る光パワー伝送装置は、前記エネルギー供給手段は、前記第１光反射手段と前記光ファイバと前記第２光反射手段とが光学的接続をされている状態では前記レーザ発振が起こり、前記光学的接続が解除された場合は前記レーザ発振が起こらない範囲の値のエネルギーを前記第１光利得発生手段に供給するよう設定されていることを特徴とする。【００１７】
本発明の一態様に係る光パワー伝送装置は、前記第１光利得発生手段は半導体光増幅器であることを特徴とする。【００１８】
本発明の一態様に係る光パワー伝送装置は、前記受光手段は、前記第１レーザ共振器から出力された前記第１レーザ光を受光し、電流に変換する光電変換素子であることを特徴とする。【００１９】
本発明の一態様に係る光パワー伝送装置は、前記光電変換素子は、シリコン（Ｓｉ）を主成分とする半導体材料を含むことを特徴とする。【００２０】
本発明の一態様に係る光パワー伝送装置は、前記光電変換素子は、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）と格子整合する半導体材料を含むことを特徴とする。【００２１】
本発明の一態様に係る光パワー伝送装置は、前記光電変換素子は、インジウム燐（ＩｎＰ）と格子整合する半導体材料を含むことを特徴とする。【００２２】
本発明の一態様に係る光パワー伝送装置は、前記受光ユニットは、第２レーザ共振器と、前記第２レーザ共振器内に配置されており、エネルギーを供給されることで光利得を発生する第２光利得発生手段と、を備え、前記第２光利得発生手段は、前記第１レーザ光を受光して光利得を発生し、前記第２レーザ共振器によってレーザ発振が起こり、当該レーザ発振によって発生した第２レーザ光が前記第２レーザ共振器から出力するように構成されていることを特徴とする。【００２３】
本発明の一態様に係る光パワー伝送装置は、前記第２光利得発生手段は、イットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ）を含む光学材料で構成されていることを特徴とする。【００２４】
本発明の一態様に係る光パワー伝送装置は、前記第２光利得発生手段は、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）と格子整合する半導体材料を含むことを特徴とする。【００２５】
本発明の一態様に係る光パワー伝送装置は、前記第２光利得発生手段は、インジウム燐（ＩｎＰ）と格子整合する半導体材料を含むことを特徴とする。【００２６】
本発明の一態様に係る光パワー伝送装置は、前記受光手段は、前記第１レーザ共振器から出力された前記第１レーザ光を吸収し、当該第１レーザ光とは波長が異なる光を発光する発光手段であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、簡易な構成にて高い安全性を確保しつつ、遠距離や見通しの利かない場所への光パワー伝送を実現することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】図１は、実施形態１に係る光パワー伝送装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】図２は、図１の光パワー伝送装置においてレーザ発振が停止する状態を説明する図である。
【図３】図３は、比較例のための光パワー伝送装置の概略構成を示す模式図である。
【図４】図４は、駆動電流と出力電流との関係の例を示す図である。
【図５】図５は、駆動電流と出力電流との関係の別の例を示す図である。
【図６】図６は、実施形態２に係る光パワー伝送装置の概略構成を示す模式図である。
【図７】図７は、実施形態３に係る光パワー伝送装置の概略構成を示す模式図である。
【図８】図８は、実施形態４に係る光パワー伝送装置の概略構成を示す模式図である。
【図９】図９は、実施形態５に係る光パワー伝送装置の概略構成を示す模式図である。
【図１０】図１０は、ヘッドライトユニットの概略構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態により本発明が限定されるものではない。また、図面の記載において、同一または対応する要素には適宜同一の符号を付し、重複した説明を適宜省略する。さらに、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係などは、現実のものとは異なる場合があることに留意する必要がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。
【００３０】
（実施形態１）
図１は、実施形態１に係る光パワー伝送装置の概略構成を示す模式図である。光パワー伝送装置１００は、発光ユニット１０と、光ファイバ２０と、受光ユニット３０と、エネルギー供給手段である駆動装置４０と、を備えている。
【００３１】
発光ユニット１０は、第１光利得発生手段である半導体光増幅器１１と、第１光反射手段である反射鏡１２と、低反射膜１３と、レンズ１４と、筐体１５と、を備えている。
【００３２】
駆動装置４０は、半導体光増幅器１１を駆動可能に構成された公知の駆動装置である。駆動装置４０は、半導体光増幅器１１にエネルギーとして駆動電流ＤＣ１を供給する。
【００３３】
半導体光増幅器１１は、本実施形態では、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）基板上に、活性層として歪量子井戸構造を形成したものである。歪量子井戸構造は半導体材料であるＧａＩｎＡｓを構成材料として含む。半導体光増幅器１１における活性層を含む活性領域の幅は、シングルモード導波が可能な幅、たとえば２μｍに設定されている。半導体光増幅器１１は、ウエハから、光導波方向における長さが１ｍｍのチップに劈開して個片化したものである。半導体光増幅器１１は、駆動装置４０から駆動電流ＤＣ１を供給されることによって発光し、かつ光利得を発生する。半導体光増幅器１１は利得波長帯域として９８０ｎｍを含むように、歪量子井戸構造の組成等が調整されて構成されている。
【００３４】
反射鏡１２は、半導体光増幅器１１の光導波方向において、一方の劈開端面に形成されている。反射鏡１２はたとえば誘電体多層膜であり、半導体光増幅器１１の利得波長帯域に含まれる９８０ｎｍにて９５％の高反射率となるように構成されている。
【００３５】
低反射膜１３は、半導体光増幅器１１の光導波方向において、他方の劈開端面に、半導体光増幅器１１を挟んで反射鏡１２と対向するように形成されている。低反射膜１３はたとえば誘電体多層膜であり、９８０ｎｍの波長にて０．１％の極低反射率となるように構成されている。
【００３６】
レンズ１４は、低反射膜１３に対して半導体光増幅器１１と反対側に配置されている。レンズ１４は、半導体光増幅器１１で発生し、低反射膜１３を介して出力した光を光ファイバ２０の一端に光学的に結合させるものである。
【００３７】
筐体１５は、半導体光増幅器１１、反射鏡１２、低反射膜１３、およびレンズ１４を収容する筐体であり、たとえば金属材料からなる。また、筐体１５には光ファイバ２０の一端が接続されている。
【００３８】
光ファイバ２０は、発光ユニット１０と受光ユニット３０とを接続するものであり、本実施形態ではシングルモード光ファイバ（ＳＭＦ）である。筐体１５に接続された光ファイバ２０の一端は、レンズ状に加工されており、上述したようにレンズ１４を介して半導体光増幅器１１に、低反射膜１３が形成された端面側で光学的に接続している。光ファイバ２０の他端には、コネクタ２１が設けられており、コネクタ２１は受光ユニット３０に接続している。コネクタ２１は公知のフェルールや光コネクタで構成されている。なお、光ファイバ２０のコネクタ２１が設けられた他端には反射減衰量が３０ｄＢ以上（すなわち反射率が０．１％以下）となるように研磨処理が施されている。コネクタ２１は、光ファイバ２０が受光ユニット３０側に持つ第１の固定部に対応する。
【００３９】
受光ユニット３０は、筐体３１と、第２光反射手段である反射鏡３２と、受光モジュール３３と、を備えている。
【００４０】
筐体３１は、反射鏡３２と、受光モジュール３３と、を収容する筐体であり、たとえば金属材料からなる。また、筐体３１には、コネクタ２１が接続可能なコネクタ接続部３１ａが設けられている。光ファイバ２０は、コネクタ２１をコネクタ接続部３１ａに接続することによって、受光ユニット３０に接続される。コネクタ２１はコネクタ接続部３１ａに着脱可能に接続されていてもよいし、接着されていてもよい。
【００４１】
反射鏡３２は、コネクタ接続部３１ａの近傍に配置されている。具体的には、反射鏡３２は、コネクタ２１をコネクタ接続部３１ａに接続した状態でその反射面が光ファイバ２０の他端と近距離、たとえば略接触する程度の近距離で対向するように配置されている。これにより光ファイバ２０と反射鏡３２とは光学的に接続している。したがって、コネクタ接続部３１ａは、光ファイバ２０と反射鏡３２とを光学的に接続可能とする所定の位置（本実施形態では受光ユニット３０）に設置された第２の固定部に対応する。そして、第１の固定部としてのコネクタ２１は、第２の固定部としてのコネクタ接続部３１ａと接続される。なお、反射鏡３２は、たとえば誘電体多層膜を形成した光学板（ガラス板等）であり、９８０ｎｍの波長において、光の大部分を透過し、反射率が５％となるように構成されている。
【００４２】
受光モジュール３３は、受光素子３３ａと、出力端子３３ｂとを備えている。受光素子３３ａは、受光した光を、その受光パワーに応じた量の電流に変換して出力する光電変換素子であり、たとえばフォトダイオードである。受光素子３３ａの受光面には低反射膜が形成されていることが好ましい。出力端子３３ｂは、受光素子３３ａに電気的に接続しており、電流を取り出すための端子である。本実施形態では、受光素子３３ａは、シリコン（Ｓｉ）を主成分とする半導体材料を含むものであり、たとえばＳｉからなるものである。Ｓｉを主成分とする半導体材料とは、Ｓｉの組成比が５０％より高い半導体材料であり、たとえばＳｉの組成比が９９％以上であり、その他の不純物の組成比が１％以下の半導体材料である。Ｓｉは９８０ｎｍ等の１０００ｎｍ近傍の波長の光に対する受光感度が高く、かつ安価である。
【００４３】
ここで、反射鏡１２と光ファイバ２０と反射鏡３２とは、この順番で光学的に接続されることによって、９８０ｎｍの波長において第１レーザ共振器であるレーザ共振器ＬＣ１を構成している。そして、半導体光増幅器１１はレーザ共振器ＬＣ１内に配置されている。
【００４４】
光パワー伝送装置１００の動作について説明する。まず、駆動装置４０が、半導体光増幅器１１に駆動電流ＤＣ１を供給する。すると、半導体光増幅器１１はその利得帯域内の波長の光を発光し、かつ光利得を発生する。すると、半導体光増幅器１１が光利得を発生している状態において、レーザ共振器ＬＣ１によってレーザ発振が起こり、当該レーザ発振によって発生した第１レーザ光であるレーザ光Ｌ１が受光ユニット３０内でレーザ共振器ＬＣ１から出力する。具体的には、レーザ光Ｌ１は受光ユニット３０内で、レーザ共振器ＬＣ１の一端を構成する反射鏡３２から出力する。すなわち、光パワー伝送装置１００は、レーザ共振器ＬＣ１で発生したレーザ光Ｌ１が受光ユニット３０内でレーザ共振器ＬＣ１から出力するように構成されている。この結果、発光ユニット１０から受光ユニット３０へ、光ファイバ２０を介して、レーザ発振による高い光パワーがレーザ光Ｌ１として伝送される。受光モジュール３３において、受光素子３３ａはレーザ光Ｌ１を受光して光電変換し、変換された電流が出力端子３３ｂから出力される。
【００４５】
一方、図２に示すように、コネクタ２１がコネクタ接続部３１ａから脱離すると、反射鏡１２と光ファイバ２０と反射鏡３２との光学的接続が解除されることとなる。この場合、レーザ共振器ＬＣ１は構成されない。その結果、レーザ発振は起こらず、光ファイバ２０のコネクタ２１側からは、レーザ発振していない、パワーが低い光Ｌ２が出力される。
【００４６】
このように、光パワー伝送装置１００では、レーザ共振器ＬＣ１によるレーザ発振が起こっている状態では高い光パワーが伝送され、レーザ共振器ＬＣ１が構成されない状態ではレーザ発振は起こらず、パワーが低い光Ｌ２が出力される。したがって、光パワー伝送装置１００によれば、発光ユニット１０と受光ユニット３０とを接続する光ファイバ２０のコネクタ２１が外れた場合等の異常が発生したら、自動的にレーザ発振が停止する。これにより、受光ユニットの異常検出手段や、発光ユニットの遮断手段を備えることなく、簡易な構成で外部へのレーザ光の漏洩を防止し、高い安全性を確保できる。また、光ファイバ２０を利用しているため、光無線給電では実現できない遠隔地や、見通しのきかない場所への給電やパワー伝送を安全に行うことが可能となる。
【００４７】
（実施例、比較例）
実施例として、実施形態１に係る光パワー伝送装置１００と同様の構成の光パワー伝送装置を作製し、半導体光増幅器に駆動電流を供給してその特性を測定した。また、比較例として、図３に示す光パワー伝送装置２００と同様の構成の光パワー伝送装置を作製し、半導体光増幅器に駆動電流を供給してその特性を測定した。光パワー伝送装置２００は、光パワー伝送装置１００の受光ユニット３０を、受光ユニット３０から反射鏡３２を削除した構成の受光ユニット２３０に置き換えたものである。
【００４８】
図４は、駆動電流と受光ユニットの出力電流との関係の例を示す図である。図４において、横軸は半導体光増幅器に供給した駆動電流であり、縦軸は受光ユニットにおける受光モジュールからの出力電流である。実施例では、線Ｌ１１に示すように電流Ｉ１（約５０ｍＡ）を超えるとレーザ発振が起こり、出力電流が発生した。そして、駆動電流が５００ｍＡ程度の場合には、受光ユニットにおいて２００ｍＡ程度の出力電流、すなわち、電圧を０．７５Ｖとすると１５０ｍＷ程度の電力が得られた。
【００４９】
一方、比較例では、線Ｌ１２に示すように駆動電流が５００ｍＡ程度ではレーザ発振が起こらず、出力電流が発生しないことが確認された。このことは、駆動電流が５００ｍＡ程度において、光ファイバのコネクタが外れた場合等、レーザ共振器が構成されていない状態となると、レーザ発振が自動停止し、外部には漏洩しないことを示していると考えられる。
【００５０】
なお、比較例の場合も、電流Ｉ２（約６５０ｍＡ）を超えるとレーザ発振が起こる。したがって、より確実に安全性を確保するためには、駆動装置が、所定の光学的接続をされておりレーザ共振器が構成されている状態ではレーザ発振が起こり、所定の光学的接続が解除されてレーザ共振器が構成されていない状態ではレーザ発振が起こらない範囲の値の電流を供給するように設定され、駆動電流を制御することが好ましい。
【００５１】
つぎに、図５は、駆動電流と出力電流との関係の別の例を示す図である。線Ｌ２１、Ｌ２２は、それぞれ、上記実施例および比較例のそれぞれの光パワー伝送装置において、半導体光増幅器を、光導波方向における長さが１ｍｍのチップから３ｍｍのチップに置き換えた構成の光パワー伝送装置に対する関係を示している。図５に示すように、半導体光増幅器の長さが３ｍｍの場合は、どちらの場合も駆動電流と出力電流との関係に大きな差は無い。すなわち、駆動電流が１００ｍＡ以下の状態で出力電流が上昇しはじめ，駆動電流が５００ｍＡでは、約２００ｍＡの出力電流が得られている。
【００５２】
この原因は、半導体光増幅器が長いと利得も高いため、受光ユニットにおける反射鏡による反射がなくとも、たとえば半導体光増幅器の低反射膜における反射（たとえば反射率０．１％）の影響でレーザ発振が起きてしまっているためと考えられる。したがって、たとえば駆動電流や半導体光増幅器の利得を適切に設定し、第１レーザ共振器によってレーザ発振が起こるように構成することが必要である。また、光ファイバは、波長に依存した伝送損失を有しており、その値はたとえば波長９８０ｎｍにおいて約３ｄＢ／ｋｍである。したがって、伝送損失が無視できないほどの長さの光ファイバを用いる場合、レーザ発振に必要な条件、たとえば受光ユニット内の反射鏡の反射率はより高くなる。このように光ファイバの長さによっても適切な反射率が存在する。これらの第１レーザ共振器によるレーザ発振に影響を与える各種パラメータは、伝送距離や受光ユニット側で必要とされる電気出力や発光ユニット側で許容される消費電力などに応じて、第１レーザ共振器によってレーザ発振が起こるように適宜設定されることがより望ましい。
【００５３】
なお、上記実施形態では、第２光反射手段である反射鏡３２は誘電体多層膜を形成した光学板であるが、第２光反射手段はこれに限られず、受光素子３３ａの受光面に形成した誘電体多層膜によって実現してもよい。
【００５４】
（実施形態２）
図６は、実施形態２に係る光パワー伝送装置の概略構成を示す模式図である。光パワー伝送装置１００Ａは、図１に示す光パワー伝送装置１００の構成において、受光ユニット３０を受光ユニット３０Ａに置き換えた構成を有する。
【００５５】
受光ユニット３０Ａは、光パワー伝送装置１００の受光ユニット３０の構成において、反射鏡３２をコネクタ３４およびファイバブラッググレーティング（Fiber  Bragg  Grating：ＦＢＧ）３５に置き換えた構成を有する。
【００５６】
コネクタ３４は、ＦＢＧ３５の一端に設けられている。コネクタ３４は、公知のフェルールや光コネクタで構成されており、筐体３１のコネクタ接続部３１ａに、コネクタ２１と対向するように接続されている。これにより、ＦＢＧ３５と光ファイバ２０とが光学的に接続する。コネクタ３４はコネクタ接続部３１ａに着脱可能に接続されていてもよいし、接着されていてもよい。ＦＢＧ３５のコネクタ３４が設けられた一端には反射減衰量が３０ｄＢ以上となるように研磨処理が施されている。
【００５７】
ＦＢＧ３５は、コア３５ａとクラッド３５ｂとを有するＳＭＦであり、コア３５ａには周期的な屈折率分布であるグレーティングＧが形成されている。グレーティングＧは特定の波長をブラッグ反射するように構成されており、本実施形態では９８０ｎｍの波長において、光の大部分を透過し、反射率が５％となるように構成されている。このＦＢＧ３５は、第２光反射手段として機能する。ＦＢＧ３５の他端は受光モジュール３３の受光素子３３ａの受光面と対向しており、ＦＢＧ３５と受光素子３３ａとは光学的に接続している。
【００５８】
光パワー伝送装置１００Ａでは、発光ユニット１０の反射鏡１２と光ファイバ２０とＦＢＧ３５とは、この順番で光学的に接続されることによって、９８０ｎｍの波長において第１レーザ共振器であるレーザ共振器ＬＣ２を構成している。そして、半導体光増幅器１１はレーザ共振器ＬＣ２内に配置されている。
【００５９】
光パワー伝送装置１００Ａは、光パワー伝送装置１００と同様に動作する。すなわち、まず駆動装置４０が、半導体光増幅器１１に駆動電流ＤＣ１を供給する。半導体光増幅器１１が光利得を発生している状態において、レーザ共振器ＬＣ２によってレーザ発振が起こり、当該レーザ発振によって発生したレーザ光Ｌ１が受光ユニット３０Ａ内でレーザ共振器ＬＣ２のＦＢＧ３５から出力する。この結果、発光ユニット１０から受光ユニット３０へ、光ファイバ２０を介して、レーザ発振による高い光パワーがレーザ光Ｌ１として伝送される。受光モジュール３３において、受光素子３３ａはレーザ光Ｌ１を受光して光電変換し、変換された電流が出力端子３３ｂから出力される。一方、コネクタ２１またはコネクタ３４がコネクタ接続部３１ａから脱離すると、レーザ共振器ＬＣ２は構成されず、レーザ発振は起こらない。
【００６０】
したがって、光パワー伝送装置１００Ａでは、光パワー伝送装置１００と同様に、簡易な構成で外部へのレーザ光の漏洩を防止し、高い安全性を確保でき、かつ遠隔地や見通しのきかない場所への給電やパワー伝送を安全に行うことが可能となる。
【００６１】
（実施形態３）
図７は、実施形態３に係る光パワー伝送装置の概略構成を示す模式図である。光パワー伝送装置１００Ｂは、図１に示す光パワー伝送装置１００の構成において、発光ユニット１０を発光ユニット１０Ｂに置き換え、光ファイバ２０を光ファイバ２０Ｂに置き換え、受光ユニット３０を受光ユニット３０Ｂに置き換えた構成を有する。
【００６２】
発光ユニット１０Ｂは、発光ユニット１０の構成において、半導体光増幅器１１を半導体光増幅器１１Ｂに置き換えた構成を有する。半導体光増幅器１１Ｂは、半導体光増幅器１１と同様の材料や構造を有するが、活性領域の幅が、マルチモード導波が可能な幅、たとえば１００μｍに設定されている。
【００６３】
光ファイバ２０Ｂはマルチモード光ファイバ（ＭＭＦ）であり、コア径がたとえば１００μｍである。
【００６４】
受光ユニット３０Ｂは、光パワー伝送装置１００の受光ユニット３０の構成において、反射鏡３２を体積ブラッググレーティング（Volume  Bragg  Grating：ＶＢＧ）３２Ｂに置き換えた構成を有する。
【００６５】
ＶＢＧ３２Ｂは、大面積の回折格子板であり、９８０ｎｍの波長において、光の大部分を透過し、反射率が５％となるように構成されている。このＶＢＧ３２Ｂは、第２光反射手段として機能する。ＶＢＧ３２Ｂは、たとえば筐体３１の内壁に設けられており、受光素子３３ａの受光面から所定の距離だけ離間して対向しており、ＶＢＧ３２Ｂと受光素子３３ａとは光学的に接続している。
【００６６】
光パワー伝送装置１００Ｂでは、発光ユニット１０Ｂの反射鏡１２と光ファイバ２０ＢとＶＢＧ３２Ｂとは、この順番で光学的に接続されることによって、９８０ｎｍの波長において第１レーザ共振器であるレーザ共振器ＬＣ３を構成している。そして、半導体光増幅器１１Ｂはレーザ共振器ＬＣ３内に配置されている。
【００６７】
光パワー伝送装置１００Ｂは、光パワー伝送装置１００と同様に動作する。すなわち、半導体光増幅器１１Ｂが、駆動装置４０から駆動電流ＤＣ１を供給されて光利得を発生している状態において、レーザ共振器ＬＣ３によってレーザ発振が起こり、当該レーザ発振によって発生したレーザ光Ｌ３がＶＢＧ３２Ｂから出力する。この結果、発光ユニット１０Ｂから受光ユニット３０Ｂへ、光ファイバ２０Ｂを介して、レーザ発振による高い光パワーがレーザ光Ｌ３として伝送される。
【００６８】
特に、光パワー伝送装置１００Ｂでは、半導体光増幅器１１Ｂの活性領域の幅が、マルチモード導波が可能な幅に設定されており、光ファイバ２０ＢがＭＭＦなので、たとえば１Ｗを超えるきわめて高い光パワーがレーザ光Ｌ３として伝送される。
【００６９】
受光モジュール３３Ｂにおいて、受光素子３３ａはレーザ光Ｌ１を受光して光電変換し、変換された電流が出力端子３３ｂから出力される。一方、コネクタ２１がコネクタ接続部３１ａから脱離すると、レーザ共振器ＬＣ３は構成されず、レーザ発振は起こらない。
【００７０】
また、光パワー伝送装置１００Ｂでは、ＶＢＧ３２Ｂを、受光素子３３ａの受光面から所定の距離だけ離間させているため、受光面でのレーザ光Ｌ３のビーム径を、光ファイバ２０Ｂのコア径よりも十分に拡大できる。その結果、受光面における光のパワー密度を低下させることができるので、受光素子３３ａの受光面の損傷を回避することができる。ＶＢＧ３２Ｂと受光素子３３ａの受光面との距離は、受光素子３３ａの光パワー密度に対する耐性やレーザ光Ｌ３のパワーに基づいて適宜設定することが好ましい。
【００７１】
また、光ファイバ２０ＢがＭＭＦの場合、一般的にはコアにグレーティングを形成することが困難なことが多いので、ＶＢＧ３２Ｂを使用することが有効である。
【００７２】
光パワー伝送装置１００Ｂでは、光パワー伝送装置１００と同様に、簡易な構成で外部へのレーザ光の漏洩を防止し、高い安全性を確保でき、かつ遠隔地や見通しのきかない場所への給電やパワー伝送を安全に行うことが可能となる。
【００７３】
なお、上記実施形態では、光電変換素子は、Ｓｉを主成分とする半導体材料を含むものである。しかし、光電変換素子の構成材料はこれに限られず、受光する波長等に応じて適宜選択できる。
【００７４】
たとえば、光電変換素子は、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）と格子整合する半導体材料を含むものでもよい。ここで、格子整合するとは、無歪の格子整合と歪格子整合との両方を含むものである。ＧａＡｓと格子整合する半導体材料としては、たとえばＧａＡｓやＡｌＧａＡｓ等がある。光電変換素子の構成としては、ＧａＡｓ基板上にＧａＡｓ層やＡｌＧａＡｓ層が吸収層として形成された構成を採用できる。ＧａＡｓと格子整合する半導体材料を含む光電変換素子であれば、９８０ｎｍ等の１０００ｎｍ近傍の波長の光に対する光電変換効率を高くできる。
【００７５】
また、光電変換素子は、インジウム燐（ＩｎＰ）と格子整合する半導体材料を含むものでもよい。ＩｎＰと格子整合する半導体材料としては、ＧａＩｎＡｓＰやＡｌＧａＩｎＡｓ等がある。光電変換素子の構成としては、ＩｎＰ基板上にＧａＩｎＡｓＰ層やＡｌＧａＩｎＡｓ層が吸収層として形成された構成を採用できる。ＩｎＰと格子整合する半導体材料を含む光電変換素子であれば、通信波長帯の一つである１５５０ｎｍ近傍の波長の光に対する光電変換効率を高くできる。
【００７６】
（実施形態４）
実施形態４として、光ファイバで伝送した光パワーを電気に変換することなく、光のまま利用する光パワー伝送装置について説明する。図８は、実施形態４に係る光パワー伝送装置の概略構成を示す模式図である。光パワー伝送装置１００Ｃは、図７に示す光パワー伝送装置１００Ｂの構成において、発光ユニット１０Ｂを発光ユニット１０Ｃに置き換え、受光ユニット３０Ｂを受光ユニット３０Ｃに置き換えた構成を有する。
【００７７】
発光ユニット１０Ｃは、発光ユニット１０Ｂの構成において、半導体光増幅器１１Ｂを半導体光増幅器１１Ｃに置き換え、反射鏡１２を反射鏡１２Ｃに置き換え、低反射膜１３を低反射膜１３Ｃに置き換えた構成を有する。
【００７８】
半導体光増幅器１１Ｃは、半導体光増幅器１１Ｂと同様の材料や構造を有するが、利得波長帯域として８０８ｎｍを含むように、材料の組成や構造が調整されている。反射鏡１２Ｃは、たとえば誘電体多層膜であり、半導体光増幅器１１の利得波長帯域に含まれる８０８ｎｍにて９５％の高反射率となるように構成されている。低反射膜１３Ｃは、たとえば誘電体多層膜であり、８０８ｎｍの波長にて０．１％の極低反射率となるように構成されている。
【００７９】
受光ユニット３０Ｃは、筐体３１Ｃと、ＶＢＧ３２Ｃと、レンズ３６ａ、３６ｂと、第２光利得発生手段であるマイクロチップ３７と、反射膜３８ａ、３８ｂと、出力窓３９と、を備えている。
【００８０】
筐体３１Ｃは、ＶＢＧ３２Ｃ、レンズ３６ａ、３６ｂ、マイクロチップ３７、反射膜３８ａ、３８ｂ、および出力窓３９を収容する筒状の筐体であり、たとえば金属材料からなる。筐体３１Ｃの一端には、コネクタ２１が接続可能なコネクタ接続部３１Ｃａが設けられている。
【００８１】
ＶＢＧ３２Ｃは、８０８ｎｍの波長において、光の大部分を透過し、反射率が５％となるように構成されている。ＶＢＧ３２Ｃは、光ファイバ２０Ｂにおけるコネクタ２１が設けられた一端に対向している。
【００８２】
発光ユニット１０Ｃの反射鏡１２Ｃと光ファイバ２０ＢとＶＢＧ３２Ｃとは、この順番で光学的に接続されることによって、８０８ｎｍの波長において第１レーザ共振器であるレーザ共振器ＬＣ４を構成している。そして、半導体光増幅器１１Ｃはレーザ共振器ＬＣ４内に配置されている。半導体光増幅器１１Ｃが、駆動装置４０から駆動電流ＤＣ１を供給されて光利得を発生している状態において、レーザ共振器ＬＣ４によってレーザ発振が起こり、当該レーザ発振によって発生したレーザ光Ｌ４がＶＢＧ３２Ｃから出力する。この結果、発光ユニット１０Ｃから受光ユニット３０Ｃへ、光ファイバ２０Ｂを介して、レーザ発振による高い光パワーがレーザ光Ｌ４として伝送される。
【００８３】
レンズ３６ａは、ＶＢＧ３２Ｃと対向するように配置されている。レンズ３６ａは、レーザ光Ｌ４をマイクロチップ３７に入力させる光学系として機能する。
【００８４】
マイクロチップ３７は、イットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ）を含む光学材料で構成されており、本実施形態ではＹＡＧからなる。
【００８５】
反射膜３８ａ、３８ｂは、それぞれ、マイクロチップ３７の対向する端面のそれぞれに設けられており、たとえば誘電体多層膜である。反射膜３８ａは、波長８０８ｎｍのレーザ光Ｌ４をほとんど透過し、波長１０６４ｎｍの光を高反射率（たとえば９５％以上）で反射する。反射膜３８ｂは、１０６４ｎｍの波長において、光の大部分を透過し、反射率が５０％となるように構成されている。
【００８６】
反射膜３８ａ、３８ｂは、１０６４ｎｍの波長において機能する第２レーザ共振器であるレーザ共振器ＬＣ５を構成している。マイクロチップ３７はレーザ共振器ＬＣ５内に配置されている。マイクロチップ３７は、反射膜３８ａを透過したレーザ光Ｌ４を励起光として受光することによって、１０６４ｎｍの波長の光を発光し、かつ光利得を発生する。すると、レーザ共振器ＬＣ５によってレーザ発振が起こり、当該レーザ発振によって発生した第２レーザ光である波長１０６４ｎｍのレーザ光Ｌ５が、レーザ共振器ＬＣ５の反射膜３８ｂ側から出力する。すなわち、反射膜３８ａ、３８ｂ、マイクロチップ３７は、ＹＡＧレーザ部として機能する。
【００８７】
レンズ３６ｂは、反射膜３８ｂと対向するように配置されており、レーザ光Ｌ５を集光する集光光学系として機能する。出力窓３９は、筐体３１Ｃの他端側において、レンズ３６ｂと対向するように配置された光学窓であり、レーザ光Ｌ５を透過させて外部に出力させる。
【００８８】
上述したように、光パワー伝送装置１００Ｃでは、レーザ共振器ＬＣ４はＹＡＧレーザ部に対する励起レーザ光発生部を構成している。光パワー伝送装置１００Ｃでは、光パワー伝送装置１００と同様に、簡易な構成で外部へのレーザ光Ｌ４の漏洩を防止し、高い安全性を確保でき、かつ遠隔地や見通しのきかない場所への給電やパワー伝送を安全に行うことが可能となる。
【００８９】
この光パワー伝送装置１００Ｃは、たとえば内燃機関における点火装置として好適に利用できる。ＹＡＧレーザは、パルス励起をすることでピークパワーの極めて高いパルスレーザ光を発生することができるので、内燃機関におけるより高い燃焼効率を実現できる。光パワー伝送装置１００Ｃにおいてレーザ光Ｌ４、Ｌ５をパルスレーザ光とする方法としては、たとえば駆動装置４０から半導体光増幅器１１Ｃに供給する駆動電流ＤＣ１をパルス電流とする方法がある。この光パワー伝送装置１００Ｃを点火装置として利用した場合、たとえばコネクタ２１の緩みが発生したときや、点火プラグの交換に相当する受光ユニット３０Ｃの交換時などに、自動的にレーザ光Ｌ４、Ｌ５の出力が停止するので、安全性が確保されたものとなる。
【００９０】
また、内燃機関においては、その近傍に発光ユニット１０Ｃを設置できるスペースが確保できない場合もある。この光パワー伝送装置１００Ｃでは、発光ユニット１０Ｃを設置可能な場所に設置し、そこから内燃機関に設置した受光ユニット３０Ｃに光ファイバ２０Ｂで光パワーを伝送することができるので好ましい。
【００９１】
なお、上記実施形態では、第２光利得発生手段であるマイクロチップ３７はＹＡＧからなるが、第２光利得発生手段の構成材料はこれに限られず、ＹＶＯ（イットリウム・バナデイト）等でもよく、所望のレーザ発振波長等に応じて適宜選択できる。
【００９２】
たとえば、第２光利得発生手段は、ＧａＡｓと格子整合する半導体材料を含むものでもよい。ＧａＡｓと格子整合する半導体材料としては、たとえばＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓ、ＡｌＩｎＧａＰ等がある。第２光利得発生手段の構成としては、ＧａＡｓ基板上に、ＧａＡｓ層、ＡｌＧａＡｓ層、ＩｎＧａＡｓ層、ＡｌＩｎＧａＰ層等が発光層として形成された構成を採用できる。ＧａＡｓと格子整合する半導体材料を含む第２光利得発生手段であれば、９８０ｎｍ等の１０００ｎｍ近傍の波長のレーザ発振に適する。
【００９３】
また、第２光利得発生手段は、ＩｎＰと格子整合する半導体材料を含むものでもよい。ＩｎＰと格子整合する半導体材料としては、ＧａＩｎＡｓＰやＡｌＧａＩｎＡｓ等がある。第２光利得発生手段の構成としては、ＩｎＰ基板上にＧａＩｎＡｓＰ層やＡｌＧａＩｎＡｓ層が発光層として形成された構成を採用できる。ＩｎＰと格子整合する第２光利得発生手段を含む光電変換素子であれば、通信波長帯の一つである１５５０ｎｍ近傍の波長のレーザ発振に適する。
【００９４】
（実施形態５）
実施形態５として、光ファイバで伝送した光パワーを電気に変換することなく、光のまま利用する光パワー伝送装置について説明する。図９は、実施形態５に係る光パワー伝送装置の概略構成を示す模式図である。光パワー伝送装置１００Ｄは、図１に示す光パワー伝送装置１００の構成において、発光ユニット１０を発光ユニット１０Ｄに置き換え、受光ユニット３０を受光ユニット３０Ｄに置き換え、さらにヘッドライトユニット５０を追加した構成を有する。光パワー伝送装置１００Ｄは、自動車のレーザヘッドライトに適用されるものである。レーザヘッドライトは、光のスポットサイズを小さくでき、高輝度照明が可能であり、数百ｍ遠方まで明るく照らすことができるという利点がある。
【００９５】
発光ユニット１０Ｄは、発光ユニット１０の構成において、半導体光増幅器１１を半導体光増幅器１１Ｄに置き換え、反射鏡１２を反射鏡１２Ｄに置き換え、低反射膜１３を低反射膜１３Ｄに置き換えた構成を有する。
【００９６】
半導体光増幅器１１Ｄは、利得波長帯域として青色波長（３６０ｎｍ〜４８０ｎｍ）である４００ｎｍを含むように、材料の組成や構造が調整されている。反射鏡１２Ｄは、たとえば誘電体多層膜であり、４００ｎｍの波長にて９５％の高反射率となるように構成されている。低反射膜１３Ｄは、たとえば誘電体多層膜であり、４００ｎｍの波長にて０．１％の極低反射率となるように構成されている。
【００９７】
発光ユニット１０は、自動車における放熱性の高い部材、本実施形態では車体のフレームＦに取り付けられている。
【００９８】
受光ユニット３０Ｄは、筐体３１Ｄと、筐体３１Ｄに収容された第２光反射手段である反射鏡３２Ｄと、を備えている。筐体３１Ｄには光ファイバ２０が挿入され、光ファイバ２０はその一端が反射鏡３２Ｄに近接して対向するように筐体３１Ｄに固定されている。これにより光ファイバ２０と反射鏡３２Ｄとは光学的に接続している。反射鏡３２Ｄは、図１に示す反射鏡３２と同様に、たとえば誘電体多層膜を形成した光学板（ガラス板等）であり、４００ｎｍの波長において、光の大部分を透過し、反射率が５％となるように構成されている。
【００９９】
発光ユニット１０Ｄの反射鏡１２Ｄと光ファイバ２０と反射鏡３２Ｄとは、この順番で光学的に接続されることによって、４００ｎｍの波長において第１レーザ共振器であるレーザ共振器ＬＣ６を構成している。そして、半導体光増幅器１１Ｄはレーザ共振器ＬＣ６内に配置されている。半導体光増幅器１１Ｄが、駆動装置４０から駆動電流ＤＣ１を供給されて光利得を発生している状態において、レーザ共振器ＬＣ６によってレーザ発振が起こり、当該レーザ発振によって発生したレーザ光Ｌ６が反射鏡３２Ｄから出力する。この結果、発光ユニット１０Ｄから受光ユニット３０Ｄへ、光ファイバ２０を介して、レーザ発振による高い光パワーが第１レーザ光であるレーザ光Ｌ６として伝送される。
【０１００】
ヘッドライトユニット５０は、筐体５１と、反射鏡５２と、発光部５３と、反射鏡５４と、投射レンズ５５と、を備えている。筐体５１は、たとえば樹脂からなり、反射鏡５２、発光部５３、および反射鏡５４を収容し、投射レンズ５５が外部に露出するように取り付けられている。また、筐体５１には受光ユニット３０Ｄが取り付けられている。
【０１０１】
反射鏡５２は、受光ユニット３０Ｄから出力されたレーザ光Ｌ６を発光部５３に反射させる。発光部５３は、青色光を吸収して、その補色である黄色光を発光する公知の蛍光材料を含む樹脂からなる。したがって、発光部５３は、レーザ光Ｌ６の一部を吸収し、レーザ光Ｌ６とは波長が異なる黄色光を発光する。これにより、発光部５３は白色光Ｌ７を出力する。反射鏡５４は、凹面鏡であり、白色光Ｌ７を集光しつつ投射レンズ５５に反射させる。投射レンズ５５は、白色光Ｌ７を集光して外部に出力する。なお、発光部５３の構成は一例であって、これに限定されるものではない。
【０１０２】
光パワー伝送装置１００Ｄでは、光パワー伝送装置１００と同様に、簡易な構成で外部へのレーザ光Ｌ６の漏洩を防止し、高い安全性を確保できる。また、自動車においては、ヘッドライトユニット５０の近傍に発光ユニット１０Ｄを設置できるスペースが確保できない場合もある。この光パワー伝送装置１００Ｄでは、発光ユニット１０Ｄを設置可能な場所に設置し、そこからヘッドライトユニット５０に設置した受光ユニット３０Ｄに光ファイバ２０で光パワーを伝送することができるので好ましい。
【０１０３】
また、光パワー伝送装置１００Ｄは、熱対策の点でも好ましい構成である。
【０１０４】
たとえば、図１０は、青色レーザ光源を内蔵したヘッドライトユニットの概略構成を示す模式図である。このヘッドライトユニット３５０は、筐体３５１内に青色レーザ光源３１０が収容されている。青色レーザ光源３１０は、端子３１１から電流を供給されて青色のレーザ光Ｌ３１を出力する。反射鏡３５２は、青色レーザ光源３１０から出力されたレーザ光Ｌ３１を発光部３５３に反射させる。発光部３５３は、レーザ光Ｌ３１の一部を吸収して、その補色である黄色光を発光することで、白色光Ｌ３２を出力する。反射鏡３５４は、凹面鏡であり、白色光Ｌ３２を集光しつつ投射レンズ３５５に反射させる。投射レンズ３５５は、白色光Ｌ３２を集光して外部に出力する。
【０１０５】
このようなヘッドライトユニット３５０では、高輝度の青色レーザ光源３１０を密閉性の高い筐体３５１に組み込む構造であり、青色レーザ光源３１０が発する熱の放熱性に問題がある。これに対して、光パワー伝送装置１００Ｄでは、発光ユニット１０Ｄは、フレームＦなどの放熱性の高い部材に密着させて設置し、光ファイバ２０でヘッドライトユニット５０の発光部５３の近くまでレーザ光Ｌ６として光パワー伝送している。また、光ファイバ２０が外れた場合にはレーザ発振が停止する。その結果、放熱性に優れ、安全なレーザヘッドライトシステムを実現できる。
【０１０６】
なお、上記実施形態では、第１光利得発生手段は半導体光増幅器であるが、たとえばＹＡＧロッド等の固体レーザで用いられる他の光利得発生手段でもよい。この場合、エネルギー供給手段はたとえばレーザ光源であり、ＹＡＧロッドに利得を発生させるエネルギーは光によって供給される。
【０１０７】
また、上記実施形態により本発明が限定されるものではない。上述した各実施形態の構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。また、さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１０８】
以上のように、本発明は、光ファイバを用いた光パワー伝送に適用して好適なものである。
【符号の説明】
【０１０９】
１０、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ  発光ユニット
１１、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄ  半導体光増幅器
１２、１２Ｃ、１２Ｄ、３２、３２Ｄ、５２、５４  反射鏡
１３、１３Ｃ、１３Ｄ  低反射膜
１４、３６ａ、３６ｂ  レンズ、
１５、３１、３１Ｃ、３１Ｄ、５１  筐体
２０、２０Ｂ  光ファイバ
２１、３４  コネクタ
３０、３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ  受光ユニット
３１ａ、３１Ｃａ  コネクタ接続部
３２Ｂ  ＶＢＧ
３３、３３Ｂ  受光モジュール
３３ａ  受光素子
３３ｂ  出力端子
３５  ＦＢＧ
３５ａ  コア
３５ｂ  クラッド
３７  マイクロチップ
３８ａ、３８ｂ  反射膜
３９  出力窓
４０  駆動装置
５０  ヘッドライトユニット
５３  発光部
５５  投射レンズ
１００、１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄ  光パワー伝送装置
ＤＣ１  駆動電流
Ｆ  フレーム
Ｇ  グレーティング
Ｌ１、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６  レーザ光
Ｌ２  光
Ｌ７  白色光
ＬＣ１、ＬＣ２、ＬＣ３、ＬＣ４、ＬＣ５、ＬＣ６  レーザ共振器
【図１】
2020032148.tif 000003
【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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【国際調査報告】
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