ES2371596T3

ES2371596T3 - LASER IGNITION SYSTEM.

Info

Publication number: ES2371596T3
Application number: ES06291930T
Authority: ES
Inventors: Gaël Gaborel; Hazem El-Rabii; Jean-Paul Lapios; Jean De La Bardonnie
Original assignee: Vibro Meter France SAS; Meggitt France SAS
Current assignee: Meggitt France SAS
Priority date: 2005-12-14
Filing date: 2006-12-14
Publication date: 2012-01-05
Anticipated expiration: 2026-12-14
Also published as: FR2894619A1

Abstract

Sistema de un encendido láser (2) de un carburante pulverizado en una cámara de combustión (10), comprendiendo el sistema: - una fuente láser (4) para generar un haz láser (6); - una fibra óptica (8) apropiada para transmitir el haz láser generado (6) en la cámara de combustión (10); - unos medios de acoplamiento (12, 16, 17, 18) de la fuente láser (4) a la fibra óptica (8); comprendiendo los medios de acoplamiento (12, 16, 17, 18): - una lente de acoplamiento (18); - un conector (17) de conexión de la fuente láser (4) a la fibra óptica (8); y - unos medios (16) de sostenimiento rectilíneos de una porción de entrada (23) de la fibra óptica (8) dispuestos corriente abajo del conector (17) y que se extienden en una distancia previamente definida de la fibra óptica (8); caracterizado porque la lente de acoplamiento (18) es apropiada para enfocar el haz láser (6) en un punto focal (20) situado corriente arriba de la fibra óptica (8).System of a laser ignition (2) of a fuel sprayed in a combustion chamber (10), the system comprising: - a laser source (4) for generating a laser beam (6); - an optical fiber (8) suitable for transmitting the generated laser beam (6) in the combustion chamber (10); - coupling means (12, 16, 17, 18) from the laser source (4) to the optical fiber (8); the coupling means (12, 16, 17, 18) comprising: - a coupling lens (18); - a connector (17) connecting the laser source (4) to the optical fiber (8); and - rectilinear support means (16) of an input portion (23) of the optical fiber (8) disposed downstream of the connector (17) and extending over a previously defined distance of the optical fiber (8); characterized in that the coupling lens (18) is suitable for focusing the laser beam (6) at a focal point (20) located upstream of the optical fiber (8).

Description

Sistema de encendido láser. Laser ignition system

5 La presente invención se refiere a un sistema de encendido láser para turbomáquina aeronáutica e industrial. The present invention relates to a laser ignition system for aeronautical and industrial turbomachinery.

En particular, la invención se refiere a un sistema de encendido láser de un carburante pulverizado en una cámara de combustión, comprendiendo el sistema una fuente láser adaptada para generar un haz láser, una fibra óptica apropiada para transmitir el haz láser generado en la cámara de combustión y unos medios de acoplamiento de la In particular, the invention relates to a laser ignition system of a fuel sprayed in a combustion chamber, the system comprising a laser source adapted to generate a laser beam, an optical fiber suitable for transmitting the laser beam generated in the combustion chamber. combustion and coupling means of the

10 fuente láser con la fibra óptica. 10 laser source with optical fiber.

Son conocidos unos sistemas de encendido en los que una caja de encendido genera una descarga eléctrica transmitida por medio de un conductor eléctrico hacia una bujía constituida por dos electrodos entre los cuales se forma una chispa. Ignition systems are known in which an ignition box generates an electric shock transmitted by means of an electric conductor to a spark plug consisting of two electrodes between which a spark is formed.

15 Sin embargo, estos sistemas de encendido no permiten encender unas mezclas pobres y presentan unos problemas de mantenimiento de la combustión o de reencendido en vuelo. Además, estos sistemas de encendido necesitan numerosos trabajos de mantenimiento. 15 However, these ignition systems do not allow poor mixtures to be ignited and have problems with combustion maintenance or re-ignition in flight. In addition, these ignition systems need numerous maintenance work.

20 Por otra parte, son conocidos unos sistemas de encendido láser por descarga eléctrica resonante, en particular a partir de los documentos WO 98/11388 y EP 0 290 154, en los que se enfoca un haz láser en una cámara de combustión hasta que la densidad de potencia de la radiación del haz láser genera la creación de un plasma y provoca la inflamación de gotas de carburante. On the other hand, laser ignition systems by resonant electric discharge are known, in particular from WO 98/11388 and EP 0 290 154, in which a laser beam is focused on a combustion chamber until the The power density of the laser beam radiation generates the creation of a plasma and causes the inflammation of fuel droplets.

25 Sin embargo, estos sistemas de encendido son frágiles y tienen un rendimiento bajo. 25 However, these ignition systems are fragile and have low performance.

La invención tiene por objeto un sistema de encendido láser adaptado para suministrar unas potencias elevadas y apropiadas para soportar unas condiciones de presión, vibración y temperatura importantes en particular relacionadas con una utilización en unas turbomáquinas aeronáuticas. A subject of the invention is a laser ignition system adapted to provide high and appropriate powers to withstand significant pressure, vibration and temperature conditions in particular related to a use in aeronautical turbomachines.

30 Con este fin, la invención tiene por objeto un sistema de encendido láser del tipo citado, caracterizado porque los medios de acoplamiento comprenden: For this purpose, the object of the invention is a laser ignition system of the aforementioned type, characterized in that the coupling means comprise:

--: una lente de acoplamiento apropiada para enfocar el haz láser en un punto focal situado corriente arriba de la 35 fibra óptica; an appropriate coupling lens for focusing the laser beam at a focal point located upstream of the optical fiber;

--: un conector de conexión de la fuente láser con la fibra óptica; a connector connecting the laser source with the optical fiber;

--: unos medios de sostenimiento rectilíneos de una porción de entrada de la fibra óptica dispuestos corriente abajo 40 del conector y que se extienden en una distancia previamente definida de la fibra óptica. rectilinear support means of an input portion of the optical fiber disposed downstream of the connector and extend over a previously defined distance from the optical fiber.

Según unos modos particulares de realización, el sistema de encendido láser comprende una o varias de las características siguientes: According to particular embodiments, the laser ignition system comprises one or more of the following characteristics:

45 -la lente de acoplamiento presenta una distancia focal comprendida entre 50 y 200 mm; 45 -the coupling lens has a focal length between 50 and 200 mm;

--: los medios de sostenimiento rectilíneos de la fibra óptica se extienden en una distancia superior o igual a 20 cm para impedir la destrucción de la fibra óptica; the rectilinear support means of the optical fiber extend over a distance greater than or equal to 20 cm to prevent the destruction of the optical fiber;

50 - los medios de acoplamiento de la fuente láser con la fibra óptica comprenden entre la fuente láser y la fibra óptica, una caja que contiene un gas que tiene un potencial de ionización superior al potencial de ionización del aire; 50 - the coupling means of the laser source with the optical fiber comprise between the laser source and the optical fiber, a box containing a gas that has an ionization potential greater than the ionization potential of the air;

--: la fuente láser es apropiada para producir un haz láser que tiene un perfil uniforme en campo próximo; 55 the laser source is suitable for producing a laser beam that has a uniform profile in the near field; 55

--: el sistema de encendido comprende unos medios de acoplamiento de la fibra óptica con la cámara de combustión que comprenden por lo menos una lente convergente de colimación que presenta una distancia focal comprendida entre 30 y 400 mm; The ignition system comprises coupling means of the optical fiber with the combustion chamber comprising at least one converging collimation lens having a focal distance between 30 and 400 mm;

60 - los medios del acoplamiento de la fibra óptica con la cámara de combustión comprenden además, corriente abajo de la lente de colimación, una lente de enfocado que presenta una distancia de enfocado comprendida entre 5 y 200 mm; 60 - the means of coupling the optical fiber with the combustion chamber further comprise, downstream of the collimation lens, a focusing lens having a focusing distance between 5 and 200 mm;

--: la lente de enfocado es una lente de zafiro recubierta con una capa antirreflectante de óxido de silicio, estando el 65 espesor de la capa de óxido de silicio definido a partir de la fórmula siguiente: The focusing lens is a sapphire lens coated with a silicon oxide anti-reflective layer, the thickness of the silicon oxide layer being defined from the following formula:

m x 0,25 x λm x 0.25 x λ

Espesor de la capa de óxido de silicio = ± 50 nm Thickness of silicon oxide layer = ± 50 nm

n n

en la que: - m es un número entero par; in which: - m is an even integer;

--: λ es la longitud de onda del haz láser; y λ is the wavelength of the laser beam; Y

- n es el índice de refracción del óxido de silicio; 5 - n is the refractive index of silicon oxide; 5

--: la fuente láser es apropiada para generar un haz láser de potencia mínima igual a 20 mJ; y the laser source is suitable for generating a laser beam of minimum power equal to 20 mJ; Y

--: los medios de acoplamiento de la fibra óptica con la cámara de combustión comprenden además una lente the coupling means of the optical fiber with the combustion chamber further comprise a lens

divergente dispuesta corriente abajo de la fibra óptica y corriente arriba de la lente de colimación, presentado la 10 lente divergente una distancia focal comprendida entre -20 mm y -200 mm. divergent arranged downstream of the optical fiber and upstream of the collimation lens, the divergent lens having a focal length between -20 mm and -200 mm.

La invención se pondrá más claramente de manifiesto a partir de la descripción siguiente, dada únicamente a título de ejemplo y haciendo referencia a los planos, en los que: The invention will become more clearly apparent from the following description, given by way of example only and with reference to the drawings, in which:

15 -la figura 1 es una vista esquemática del sistema de encendido láser según la invención; y Figure 1 is a schematic view of the laser ignition system according to the invention; Y

--: la figura 2 es una vista esquemática en sección del sistema de encendido ilustrado en la figura 1, cuando está conectado a una cámara de combustión. Figure 2 is a schematic sectional view of the ignition system illustrated in Figure 1, when connected to a combustion chamber.

20 El sistema de encendido láser 2 según la invención está ilustrado en las figuras 1 y 2. Comprende una fuente láser 4 adaptada para generar un haz láser 6, y una fibra óptica 8 apropiada para transmitir el haz láser 6 en una cámara de combustión 10 de una turbomáquina aeronáutica o industrial. The laser ignition system 2 according to the invention is illustrated in Figures 1 and 2. It comprises a laser source 4 adapted to generate a laser beam 6, and an optical fiber 8 suitable for transmitting the laser beam 6 in a combustion chamber 10 of an aeronautical or industrial turbomachinery.

De manera clásica, la cámara de combustión 10 comprende unos medios 11 de pulverización de gotas de Classically, the combustion chamber 10 comprises droplet spraying means 11 of

25 carburante. El sistema de encendido láser 2 es apropiado para aplicar un haz láser de densidad de potencia elevada, es decir del orden de 1010 W.cm-2 a 1012 W.cm-2, a estas gotas de carburante para inflamarlas por descarga eléctrica no resonante. 25 fuel The laser ignition system 2 is suitable for applying a laser beam of high power density, that is of the order of 1010 W.cm-2 to 1012 W.cm-2, to these drops of fuel to ignite them by non-resonant electric shock .

La fuente láser 4 es del tipo Nd:Yag. Es apropiada para suministrar unos impulsos de potencia elevada que The laser source 4 is of the Nd: Yag type. It is suitable for supplying high power pulses that

30 presentan un perfil uniforme en campo próximo. La potencia suministrada por la fuente láser es superior a 20 mJ y preferentemente superior a 50 mJ. A título de ejemplo, los impulsos láser suministrados presentan una longitud de onda igual a 1.064 nm, un diámetro de 4 mm y una potencia de 50 mJ para una duración de 6 ns. 30 have a uniform profile in the near field. The power supplied by the laser source is greater than 20 mJ and preferably greater than 50 mJ. As an example, the laser pulses supplied have a wavelength equal to 1,064 nm, a diameter of 4 mm and a power of 50 mJ for a duration of 6 ns.

La fibra óptica 8 es una fibra multimodo de diámetro de núcleo de 1 mm y de longitud comprendida entre 1 y 10 m. The optical fiber 8 is a multimode fiber with a core diameter of 1 mm and a length between 1 and 10 m.

35 La fibra óptica 8 está conectada a la fuente láser 4 por medio de una caja de acoplamiento hermética 12 fijada a una vaina rígida 16 con la ayuda de un conector 17. 35 The optical fiber 8 is connected to the laser source 4 by means of a hermetic coupling box 12 fixed to a rigid sheath 16 with the aid of a connector 17.

La caja de acoplamiento 12 comprende una lente de acoplamiento 18 apropiada para enfocar el haz láser 6 The coupling box 12 comprises a coupling lens 18 suitable for focusing the laser beam 6

40 procedente de la fuente láser 4 en un punto focal 20 situado corriente arriba de la entrada 22 de la fibra óptica para cubrir uniformemente el núcleo de la fibra óptica 8. 40 from the laser source 4 at a focal point 20 located upstream of the inlet 22 of the optical fiber to uniformly cover the core of the optical fiber 8.

La lente de acoplamiento 18 es una lente convergente de distancia focal igual a 100 mm. The coupling lens 18 is a converging lens with a focal length equal to 100 mm.

45 La caja de acoplamiento 12 está fijada herméticamente a la fuente láser 4. Contiene un gas que tiene un potencial de ionización superior al potencial de ionización del aire, tal como el helio. The coupling box 12 is hermetically fixed to the laser source 4. It contains a gas that has an ionization potential greater than the ionization potential of the air, such as helium.

La vaina rígida 16 está montada sobre la fibra óptica 8 y está fijada al conector 17. La misma se prolonga más allá del conector 17. La vaina es apropiada para mantener rectilínea y recta una porción de entrada 23 de la fibra óptica The rigid sheath 16 is mounted on the optical fiber 8 and is fixed to the connector 17. It extends beyond the connector 17. The sheath is suitable for keeping an inlet portion 23 of the optical fiber straight and straight.

50 situada por el lado de entrada de la fibra óptica, para impedir una reflexión incontrolada del haz láser 6 en esta porción 23 de la fibra óptica y evitar los riesgos de descarga eléctrica de la fibra óptica. Esta vaina rígida 16 está constituida por un enmallado de hilo metálico o por un tubo rígido que se extiende en una longitud por lo menos igual a 20 cm y preferentemente en una longitud comprendida entre 20 cm y 50 cm. 50 located on the input side of the optical fiber, to prevent uncontrolled reflection of the laser beam 6 in this portion 23 of the optical fiber and avoid the risk of electric shock from the optical fiber. This rigid sheath 16 is constituted by a wire mesh or a rigid tube that extends at a length of at least 20 cm and preferably a length between 20 cm and 50 cm.

55 El conector 17 es un conector conocido, por ejemplo un conector de estándar SMA. Realiza la conexión entre la fibra óptica 8 y la caja de acoplamiento 12. El conector 17 se extiende a lo largo de la fibra óptica en una longitud de 3 cm. 55 Connector 17 is a known connector, for example an SMA standard connector. It makes the connection between the optical fiber 8 and the coupling box 12. The connector 17 extends along the optical fiber over a length of 3 cm.

El sistema de encendido láser 2 comprende asimismo un conector de salida 24 fijado a la salida 26 de la fibra óptica 60 8 por medio de un conector 25 de estándar SMA. The laser ignition system 2 also comprises an output connector 24 fixed to the output 26 of the optical fiber 60 8 by means of an SMA standard connector 25.

El conector de salida 24 es apropiado para roscarse directamente sobre la cámara de combustión 10 de la turbomáquina alrededor de una abertura 27 de paso del haz láser 6. El conector de salida 24 soporta una lente de colimación 28 dispuesta corriente arriba de una lente de enfocado 30. The output connector 24 is suitable for threading directly on the combustion chamber 10 of the turbomachine around a passage 27 of the laser beam 6. The output connector 24 supports a collimation lens 28 arranged upstream of a focusing lens 30

Se denomina asimismo bujía óptica por analogía con las bujías eléctricas utilizadas tradicionalmente. It is also called an optical spark plug by analogy with the traditionally used electric spark plugs.

La lente de colimación 28 presenta una distancia focal de 75 mm y está por tanto dispuesta a 75 mm de la salida 26 5 de la fibra óptica con el fin de obtener un haz paralelo. The collimation lens 28 has a focal length of 75 mm and is therefore arranged 75 mm from the output 26 5 of the optical fiber in order to obtain a parallel beam.

La lente de enfocado 30 enfoca el haz láser 6 en un punto focal 32 situado en la cámara de combustión 10. La misma presenta una distancia de enfocado igual a 20 mm. The focusing lens 30 focuses the laser beam 6 at a focal point 32 located in the combustion chamber 10. It has a focusing distance equal to 20 mm.

10 La relación entre la distancia focal de la lente de enfocado 30 y la distancia focal de la lente de colimación 28 determina el tamaño del punto focal en la cámara de combustión y por consiguiente, la potencia de cresta necesaria para obtener una descarga eléctrica sobre una mezcla aire/carburante. 10 The relationship between the focal length of the focusing lens 30 and the focal length of the collimation lens 28 determines the size of the focal point in the combustion chamber and consequently, the peak power necessary to obtain an electric shock on a air / fuel mixture.

La lente de enfocado 30 está fijada a la pared extrema del conector de salida 24, de manera que reemplaza la 15 claraboya de zafiro que está montada generalmente sobre la abertura 27 de la cámara de combustión 10. The focusing lens 30 is fixed to the end wall of the outlet connector 24, so that it replaces the sapphire skylight which is generally mounted on the opening 27 of the combustion chamber 10.

Con este fin, esta lente 30 es una lente de zafiro de manera que es capaz de resistir la temperatura de la cámara de combustión 10. To this end, this lens 30 is a sapphire lens so that it is able to withstand the temperature of the combustion chamber 10.

20 Como el índice de refracción del zafiro es elevado, la lente de enfocado 30 está recubierta por una capa antirreflectante de óxido de silicio. El espesor de la capa de óxido de silicio se define a partir de la fórmula siguiente: 20 Since the refractive index of the sapphire is high, the focusing lens 30 is coated by a silicon oxide anti-reflective layer. The thickness of the silicon oxide layer is defined from the following formula:

m x 0,25 x λm x 0.25 x λ

n n

en la que: - m es un número entero par; 25 -λ es la longitud de onda del haz láser; y in which: - m is an even integer; 25 -λ is the wavelength of the laser beam; Y

--: n es el índice de refracción del óxido de silicio; n is the refractive index of silicon oxide;

Como variante, una fuente láser 4 del tipo con cavidad denominada estable o de cavidad denominada GRM (cavidad inestable con espejo de reflectibilidad variable) se utiliza en el sistema de encendido 2. As a variant, a laser source 4 of the type with a cavity called stable or of a cavity called GRM (unstable cavity with variable reflectivity mirror) is used in the ignition system 2.

30 Asimismo como variante, la fuente láser 4 de tipo amplificador con fibras mutimodos MOPA (Master Oscillator Power Amplifier) se utiliza en el sistema de encendido 2. Este tipo de fuente láser se basa en la amplificación en una fibra óptica de un impulso generado por un diodo láser. Estas fuentes láser utilizan unas fibras ópticas de pequeña abertura digital de manera que solamente se amplifican los modos muy poco divergentes de la fibra óptica. 30 Also as a variant, the MOPA (Master Oscillator Power Amplifier) multimode fiber laser source 4 is used in the ignition system 2. This type of laser source is based on the amplification in an optical fiber of a pulse generated by a laser diode These laser sources use small digital aperture optical fibers so that only the very slightly divergent modes of the optical fiber are amplified.

35 Como variante, una lente de acoplamiento 18 que presenta una distancia focal comprendida entre 50 y 20 mm, o preferentemente entre 100 y 150 mm está montada en la caja de acoplamiento 12. 35 As a variant, a coupling lens 18 having a focal length between 50 and 20 mm, or preferably between 100 and 150 mm, is mounted in the coupling box 12.

Como variante, la lente de colimación 28 presenta una distancia focal comprendida entre 30 y 400 mm o 40 preferentemente entre 80 y 150 mm. As a variant, the collimation lens 28 has a focal length between 30 and 400 mm or 40 preferably between 80 and 150 mm.

Como variante, la lente de enfocado 30 presenta una distancia de enfocado comprendida entre 5 y 200 mm o preferentemente entre 8 y 80 mm. As a variant, the focusing lens 30 has a focusing distance between 5 and 200 mm or preferably between 8 and 80 mm.

45 Ventajosamente, la fibra se mantiene recta mediante una vaina rígida 16 con el fin de evitar las curvaturas de ésta en las primeras decenas de centímetros, puesto que la utilización de una lente de enfocado 18 de larga distancia focal incrementa los riesgos de inflamación y de destrucción de la fibra óptica 8 si no se mantiene recta. 45 Advantageously, the fiber is kept straight by a rigid sheath 16 in order to avoid its curvatures in the first tens of centimeters, since the use of a focal length 18 focusing lens increases the risks of inflammation and destruction of the optical fiber 8 if it is not kept straight.

Ventajosamente, la gran distancia focal de la lente de acoplamiento 18 permite reducir el tamaño del punto focal 20 y 50 reducir los riesgos de descarga eléctrica (creación de chispas) corriente arriba de la cara de entrada 22 de la fibra óptica. Advantageously, the large focal length of the coupling lens 18 makes it possible to reduce the size of the focal point 20 and 50 to reduce the risks of electric shock (creation of sparks) upstream of the input face 22 of the optical fiber.

Además, la gran distancia focal de la lente de acoplamiento 18 permite obtener un haz de pequeña abertura digital en la entrada 22 de la fibra óptica 8 de manera que el número de modos de propagación del haz láser 6 en el interior 55 de la fibra óptica es bajo. In addition, the large focal length of the coupling lens 18 makes it possible to obtain a small digital aperture beam at the input 22 of the optical fiber 8 so that the number of propagation modes of the laser beam 6 inside the optical fiber 55 It is low.

En consecuencia, el haz láser 6 presenta una buena calidad espacial a la salida 26 de la fibra óptica. Gracias al bajo número de modos de propagación del haz láser 6 en la fibra óptica 8 y a la pequeña longitud de ésta, la divergencia del haz láser 6 a la salida 26 de la fibra óptica es mucho más pequeña que la abertura digital de la fibra óptica. Consequently, the laser beam 6 has a good spatial quality at the output 26 of the optical fiber. Thanks to the low number of propagation modes of the laser beam 6 in the optical fiber 8 and the small length thereof, the divergence of the laser beam 6 to the output 26 of the optical fiber is much smaller than the digital aperture of the optical fiber .

60 Ventajosamente, la divergencia del haz láser 6 a la salida 26 de la fibra óptica 8 es mucho más pequeña que la abertura digital de la fibra óptica 8,de manera que la lente de colimación 28 puede presentar una larga distancia focal para un diámetro limitado. 60 Advantageously, the divergence of the laser beam 6 at the output 26 of the optical fiber 8 is much smaller than the digital aperture of the optical fiber 8, so that the collimation lens 28 can have a long focal length for a limited diameter .

Como el diámetro del punto de enfocado 32 en la cámara de combustión 10 es proporcional a la relación entre la distancia focal de la lente 30 y la distancia focal de la lente 28, la larga distancia focal de la lente 28 permite un diámetro del punto de enfocado más pequeño. En consecuencia, se reduce la potencia máxima necesaria para obtener una descarga eléctrica sobre una mezcla aire/carburante. Since the diameter of the focus point 32 in the combustion chamber 10 is proportional to the relationship between the focal length of the lens 30 and the focal length of the lens 28, the long focal length of the lens 28 allows a diameter of the point of Focused smaller. Consequently, the maximum power required to obtain an electric shock on an air / fuel mixture is reduced.

5 Como variante, la lente de enfocado 30 presenta un perfil asférico y una distancia de enfocado igual a 8 mm. Esta lente de enfocado 30 asférica se utiliza cuando las distancias de enfocado son inferiores a 20 mm con el fin de mejorar la relación distancia de enfocado/distancia de colimación. 5 As a variant, the focusing lens 30 has an aspherical profile and a focusing distance equal to 8 mm. This aspherical focusing lens 30 is used when the focusing distances are less than 20 mm in order to improve the focusing distance / collimation distance ratio.

10 Como variante, la lente de colimación 28 está reemplazada por un sistema de colimación constituido por una lente divergente y por una lente convergente. La lente divergente está dispuesta corriente abajo de la fibra óptica. La misma presenta una distancia focal comprendida entre -10 mm y -100 mm y preferentemente es igual a -10 mm. La lente convergente está dispuesta corriente abajo de la lente divergente. La misma presenta una distancia focal comprendida entre 20 mm y 200 mm y es preferentemente igual a 50 mm. Las dos lentes están separadas por una 10 As a variant, the collimation lens 28 is replaced by a collimation system consisting of a divergent lens and a convergent lens. The divergent lens is disposed downstream of the optical fiber. It has a focal length between -10 mm and -100 mm and is preferably equal to -10 mm. The converging lens is disposed downstream of the divergent lens. It has a focal length between 20 mm and 200 mm and is preferably equal to 50 mm. The two lenses are separated by one

15 distancia comprendida entre 20 mm y 100 mm y es preferentemente igual a 40 mm. Este sistema de colimación telescópico permite reducir considerablemente la distancia de colimación y es por consiguiente muy ventajoso en el caso de los haces muy poco divergentes a la salida de las fibras ópticas. 15 distance between 20 mm and 100 mm and is preferably equal to 40 mm. This telescopic collimation system allows to reduce considerably the collimation distance and is therefore very advantageous in the case of the very little divergent beams at the exit of the optical fibers.

Ventajosamente, la lente de enfocado 30 sirve para enfocar un haz láser y además, sirve de claraboya entre la bujía 20 y la cámara de combustión 10. Advantageously, the focusing lens 30 serves to focus a laser beam and also serves as a skylight between the spark plug 20 and the combustion chamber 10.

Ventajosamente, una larga distancia de enfocado de la lente 30 permite, para un mismo tamaño de punto focal 32, enfocar a una mayor distancia en el interior de la cámara de combustión 10. Advantageously, a long focusing distance of the lens 30 allows, for the same focal point size 32, to focus a greater distance inside the combustion chamber 10.

Claims

1. System of a laser ignition (2) of a fuel sprayed in a combustion chamber (10),

Understanding the system: 5

- -: una fuente láser (4) para generar un haz láser (6); a laser source (4) to generate a laser beam (6);

--: una fibra óptica (8) apropiada para transmitir el haz láser generado (6) en la cámara de combustión (10); an optical fiber (8) suitable for transmitting the generated laser beam (6) in the combustion chamber (10);

10 -a coupling means (12, 16, 17, 18) from the laser source (4) to the optical fiber (8);

comprising the coupling means (12, 16, 17, 18):

--: una lente de acoplamiento (18); 15 a coupling lens (18); fifteen

--: un conector (17) de conexión de la fuente láser (4) a la fibra óptica (8); y a connector (17) connecting the laser source (4) to the optical fiber (8); Y

--: unos medios (16) de sostenimiento rectilíneos de una porción de entrada (23) de la fibra óptica (8) dispuestos corriente abajo del conector (17) y que se extienden en una distancia previamente definida de la fibra óptica (8); rectilinear support means (16) of an input portion (23) of the optical fiber (8) disposed downstream of the connector (17) and extending over a previously defined distance from the optical fiber (8);

20 characterized in that the coupling lens (18) is suitable for focusing the laser beam (6) at a focal point (20) located upstream of the optical fiber (8).

2. Laser ignition system (2) according to claim 1, characterized in that the coupling lens (18) 25 has a focal length between 50 and 200 mm.

3. Laser ignition system (2) according to any of the preceding claims, characterized in that the rectilinear support means (16) of the optical fiber (8) extend over a distance greater than or equal to 20 cm to prevent the destruction of the fiber optic (8).

4. Laser ignition system (2) according to any of the preceding claims, characterized in that the coupling means (12, 16, 17, 18) of the laser source (4) with the optical fiber (8) comprise between the laser source

(4) and the optical fiber (8), a box (12) containing a gas that has an ionization potential greater than the potential

of air ionization. 35

5.5.: Sistema de encendido láser (2) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la fuente láser (4) es apropiada para producir un haz láser (6) que tiene un perfil uniforme en campo próximo. Laser ignition system (2) according to any of the preceding claims, characterized in that the laser source (4) is suitable for producing a laser beam (6) having a uniform profile in the near field.

6.6.: Sistema de encendido láser (2) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque Laser ignition system (2) according to any of the preceding claims, characterized in that

40 comprises coupling means (24, 28, 30) of the optical fiber (8) with the combustion chamber (10) comprising at least one converging collimation lens (28) having a focal distance between 30 and 400 mm

7. Ignition system according to claim 6, characterized in that the coupling means (24, 28, 30) of

The optical fiber (8) with the combustion chamber (10) further comprise, downstream of the collimation lens (28), a focusing lens (30) having a focusing distance between 5 and 200 mm.

8. Ignition system according to claim 7, characterized in that the focusing lens (30) is a lens of

Sapphire coated with a silicon oxide anti-reflective layer, the thickness of the silicon oxide layer 50 being defined from the following formula:

m x 0.25 x λ

Thickness of silicon oxide layer = ± 50 nm

n

in which: - m is an even integer;

--: λ es la longitud de onda del haz láser; y 55 - n es el índice de refracción del óxido de silicio; λ is the wavelength of the laser beam; and 55-n is the refractive index of silicon oxide;

9. Laser ignition system (2) according to any of the preceding claims, characterized in that the laser source is suitable for generating a laser beam (6) of minimum power equal to 20 mJ.

10. Laser ignition system (2) according to any of claims 6 to 8, characterized in that the coupling means (24, 28, 30) of the optical fiber (8) with the combustion chamber (10) further comprise a divergent lens disposed downstream of the optical fiber (8) and upstream of the collimation lens (28), the divergent lens having a focal length between -20 mm and -200 mm.