JP2009139569A - Optical response device and optical response system - Google Patents

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慎治 大熊
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical response device and an optical response system that can avoid being tracked by a flying object having an infrared sensor. <P>SOLUTION: Provided is the optical response device comprising a laser generator which emits laser light wavelength-swept in the infrared range, a receiver which has sensitivity in the wavelength band wherein the wavelength sweeping is performed and detects the laser light emitted by the laser generator and reflected by a body to be detected, and an analyzer which analyzes a detection signal obtained by the receiver, the optical response device being characterized in that the analyzer analyzes a search wavelength where the intensity of the laser light reflected by the body to be detected decreases, and the laser generator emits the laser light fixed to the search wavelength toward the body to be detected. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、光応答装置及び光応答システムに関する。   The present invention relates to an optical response device and an optical response system.

ジェット機などの飛行体から放出される高温排気ガスの輻射は、赤外線帯域の波長を有する。このため、この波長帯域に感度を有するセンサにより、飛行体を追尾することが可能である。   The radiation of high-temperature exhaust gas emitted from an aircraft such as a jet has a wavelength in the infrared band. For this reason, it is possible to track the flying object with a sensor having sensitivity in this wavelength band.

このセンサが検出感度を有する波長帯域において、センサに向けて妨害光を放射すれば、センサの正常動作が困難となり飛翔体からの追尾を免れることができる。   If this sensor emits interfering light toward the sensor in a wavelength band having detection sensitivity, normal operation of the sensor becomes difficult and tracking from the flying object can be avoided.

飛行高度における赤外線の透過率は波長に依存し、透過率が高い赤外線帯域を「大気の窓」と呼ぶ。通常、飛行体を追尾するためのセンサはこの大気の窓の帯域内の狭い波長帯域に検出感度を有するように設計される。   The infrared transmittance at the flight altitude depends on the wavelength, and the infrared band having a high transmittance is called an “atmosphere window”. Usually, a sensor for tracking a flying object is designed to have detection sensitivity in a narrow wavelength band within the band of the atmospheric window.

波長変換レーザ装置に関する技術開示例がある(特許文献1)。この技術開示例では、第1段目の波長変換光学系から出力された波長の異なる少なくとも2つのレーザ光の強度比を可変にできる。しかしながら、飛翔体からの追尾を妨害するために照射するレーザ光の波長は飛翔体に備えられたセンサの探索波長であればよく、他の波長のレーザ光は不要である。
特開2002−139757号公報
There is a technical disclosure example regarding a wavelength conversion laser device (Patent Document 1). In this technology disclosure example, the intensity ratio of at least two laser beams having different wavelengths output from the first-stage wavelength conversion optical system can be made variable. However, the wavelength of the laser light to be irradiated to obstruct the tracking from the flying object may be the search wavelength of the sensor provided in the flying object, and laser light of other wavelengths is unnecessary.
JP 2002-139757 A

赤外線センサを有する飛翔体からの追尾を免れることが可能な光応答装置及び光応答システムを提供する。   An optical response device and an optical response system capable of avoiding tracking from a flying object having an infrared sensor.

本発明の一態様によれば、赤外線帯域において波長掃引されたレーザ光を放出するレーザ発生器と、前記波長掃引される波長帯域において感度を有し、前記レーザ発生器から放出され被検知体により反射されたレーザ光を検出する受信器と、前記受信器において得られた検出信号を解析する解析器と、を備え、前記解析器は、前記被検知体により反射されたレーザ光の強度が低下する探索波長を解析し、前記レーザ発生器は、前記探索波長に固定されたレーザ光を前記被検知体に向けて放出することを特徴とする光応答装置が提供される。   According to one aspect of the present invention, a laser generator that emits laser light that has been wavelength-swept in the infrared band, and a sensitivity that is emitted in the wavelength band that is swept in the wavelength range, is emitted from the laser generator and A receiver for detecting the reflected laser beam; and an analyzer for analyzing the detection signal obtained by the receiver, wherein the analyzer reduces the intensity of the laser beam reflected by the detected object. An optical response device is provided in which the search wavelength is analyzed, and the laser generator emits laser light fixed to the search wavelength toward the detection target.

また、本発明の他の一態様によれば、移動体の排気ガスなどから放射される赤外線の波長帯域よりも狭い波長帯域の探索波長を用いて前記移動体を追尾する飛翔体に向けて、波長掃引されたレーザ光を前記移動体から放出するレーザ発生器と、前記飛翔体により反射された前記レーザ光の反射光強度の波長依存性に基づいて前記探索波長を推定する解析器と、を備え、前記推定された前記探索波長に固定されたレーザ光を前記飛翔体に向けて前記レーザ発生器から放出して前記飛翔体の追尾を妨害可能としたことを特徴とする光応答システムが提供される。   Moreover, according to another aspect of the present invention, toward a flying body that tracks the moving body using a search wavelength in a wavelength band narrower than the wavelength band of infrared rays emitted from the exhaust gas of the moving body, A laser generator for emitting wavelength-swept laser light from the moving body, and an analyzer for estimating the search wavelength based on wavelength dependence of reflected light intensity of the laser light reflected by the flying body. An optical response system is provided, wherein laser light fixed to the estimated search wavelength is emitted from the laser generator toward the flying object, and tracking of the flying object can be obstructed. Is done.

赤外線センサを有する飛翔体からの追尾を免れることが可能な光応答装置及び光応答システムが提供される。   Provided are an optical response device and an optical response system capable of avoiding tracking from a flying object having an infrared sensor.

以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
図1は、本実施形態にかかる光応答システムを説明するための概念図である。
ジェット機のような飛行体10は高温の排気ガス14を放出している。排気ガス14からの輻射は、その温度に相当した広い赤外線波長帯域を有する。飛翔体(被検知体)30は波長帯域の狭い赤外線16に受光感度を有するセンサ30aを備えており、飛行体(移動体)10を追尾する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a conceptual diagram for explaining an optical response system according to the present embodiment.
Aircraft 10 such as a jet emits hot exhaust gas 14. Radiation from the exhaust gas 14 has a wide infrared wavelength band corresponding to the temperature. The flying object (detected object) 30 includes a sensor 30a having light receiving sensitivity to the infrared ray 16 having a narrow wavelength band, and tracks the flying object (moving object) 10.

他方、飛行体10は光応答装置12を搭載している。光応答装置12は、レーザ発生器12a、受信器12b、並びに解析器12cを備えている。レーザ発生器12aは、波長掃引可能なパルスレーザ光18を飛翔体30に照射する。なお、レーザ発生器12aについては後に説明する。   On the other hand, the flying object 10 is equipped with a light response device 12. The optical response device 12 includes a laser generator 12a, a receiver 12b, and an analyzer 12c. The laser generator 12 a irradiates the flying object 30 with a pulsed laser beam 18 that can be swept in wavelength. The laser generator 12a will be described later.

受信器12bはレーザ発生器12aからのパルスレーザ光18の赤外線波長帯域に感度を有し、飛翔体30からの反射光20を受光して電気信号13に変換し、解析器12cに伝達する。受信器12b及び飛翔体30のセンサ30aには、半導体pn接合を用いた赤外線検知素子を用いることができる。この場合、赤外線検知素子の遮断波長は、Siでは1.1μm、Geでは1.8μm、PbSでは3μm、InSbでは7.7μmである。また、赤外線検知素子を単素子ではなく1次元または2次元のアレイ状に配置し、SiのCCD駆動回路とハイブリッド接続して赤外線強度分布を表示する固体撮像装置とすることが可能である。   The receiver 12b is sensitive to the infrared wavelength band of the pulsed laser light 18 from the laser generator 12a, receives the reflected light 20 from the flying object 30, converts it into an electrical signal 13, and transmits it to the analyzer 12c. For the receiver 12b and the sensor 30a of the flying object 30, an infrared detection element using a semiconductor pn junction can be used. In this case, the cutoff wavelength of the infrared detection element is 1.1 μm for Si, 1.8 μm for Ge, 3 μm for PbS, and 7.7 μm for InSb. Further, it is possible to provide a solid-state imaging device in which infrared detection elements are arranged in a one-dimensional or two-dimensional array instead of a single element and are hybrid-connected to a Si CCD drive circuit to display an infrared intensity distribution.

解析器12cは、この電気信号13に基づき飛翔体30のセンサ30aの探索波長を推定し、これと同一波長に固定したパルスレーザ光22を出射させる制御信号15をレーザ発生器12aへ伝達する。また、解析器12cは反射光解析により飛翔体30の空間位置などを推定する。   The analyzer 12c estimates the search wavelength of the sensor 30a of the flying object 30 based on the electrical signal 13, and transmits a control signal 15 for emitting the pulsed laser light 22 fixed to the same wavelength to the laser generator 12a. The analyzer 12c estimates the spatial position of the flying object 30 by reflected light analysis.

レーザ発生器12aは、センサ30aの探索波長と同一波長のパルスレーザ光22をセンサ30aに向けて出射し、センサ30aの正常動作を妨害する。   The laser generator 12a emits pulsed laser light 22 having the same wavelength as the search wavelength of the sensor 30a toward the sensor 30a, thereby hindering normal operation of the sensor 30a.

なお、繰り返し周波数が一定であるパルスレーザ光からの反射光を周波数解析すると、飛翔体の識別は可能であるが探索波長の判別はできない。探索波長と異なる波長を用いてセンサを妨害した場合、妨害効果が低下するか、または妨害がかからない可能性がある。これと比較して本実施形態にかかる光応答装置12及び光応答システムにおいては、探索波長を推定できるためこの波長に固定したパルスレーザ光22を照射し、センサ30aの正常動作を妨害できるので不要なパルスレーザ光を照射する必要がなく、妨害効果をより高めることが容易となる。   Note that if the reflected light from the pulsed laser light having a constant repetition frequency is subjected to frequency analysis, the flying object can be identified but the search wavelength cannot be identified. If the sensor is disturbed using a wavelength different from the search wavelength, the disturbing effect may be reduced or not disturbed. Compared with this, in the optical response device 12 and the optical response system according to the present embodiment, the search wavelength can be estimated, and therefore, the pulse laser beam 22 fixed to this wavelength can be irradiated and the normal operation of the sensor 30a can be disturbed. Therefore, it is not necessary to irradiate a pulsed laser beam, and it becomes easy to further enhance the interference effect.

図2は、本実施形態にかかる光応答システムの応答順序を表すフロー図である。
また、図3は、光応答システムにおいて用いられる光強度の波長依存性を表し、縦軸は相対光強度であり、横軸は相対波長である。図3(a)は飛行体10の排気ガス14の赤外線強度の波長依存性の一例であり、広い赤外線波長帯域となっている。
FIG. 2 is a flowchart showing the response order of the optical response system according to the present embodiment.
FIG. 3 shows the wavelength dependence of the light intensity used in the optical response system. The vertical axis represents the relative light intensity, and the horizontal axis represents the relative wavelength. FIG. 3A is an example of the wavelength dependence of the infrared intensity of the exhaust gas 14 of the flying object 10 and has a wide infrared wavelength band.

飛翔体30が有するセンサ30aは帯域通過フィルタなどを用いるので、図3(b)のように探索波長λ1、波長通過帯域Δλが狭い受光感度であることが多い。レーザ発生器12aは、図3(c)に表すように赤外線波長帯域において波長掃引しつつ、パルスレーザ光18を空間にスキャンして放射する(S100)。   Since the sensor 30a included in the flying object 30 uses a band pass filter or the like, the light receiving sensitivity is often narrow in the search wavelength λ1 and the wavelength pass band Δλ as shown in FIG. As shown in FIG. 3C, the laser generator 12a scans and emits the pulsed laser light 18 into the space while sweeping the wavelength in the infrared wavelength band (S100).

パルスレーザ光18が飛翔体30で反射され、受信器12bには反射光20のパルス列が入射する(S102)。受信器12bからの電気信号13の解析により飛翔体30の空間位置などを推定することができる(S104)。   The pulse laser beam 18 is reflected by the flying object 30, and the pulse train of the reflected light 20 is incident on the receiver 12b (S102). The spatial position of the flying object 30 can be estimated by analyzing the electrical signal 13 from the receiver 12b (S104).

さらに、解析器12cはパルス列である反射光強度波長依存性から反射光強度が低下する探索波長λ1を推定する(S106)。図3(d)に表す探索波長λ1はセンサ30aがパルスレーザ光18を吸収していることを表している。   Further, the analyzer 12c estimates the search wavelength λ1 at which the reflected light intensity decreases from the reflected light intensity wavelength dependency which is a pulse train (S106). The search wavelength λ1 shown in FIG. 3D indicates that the sensor 30a absorbs the pulsed laser light 18.

次に、レーザ発生器12aは、解析器12cからの制御信号15により図3(e)に表すように探索波長λ1と同一波長を有するパルスレーザ光22を飛翔体30に向けて放出する(S108)。光応答装置12は、パルスレーザ光22の出力、変調方法、変調波形、出射方向などを制御して放出し、飛翔体30のセンサ30aの正常動作を妨害する。例えばパルスレーザ光22の出力を飛行体10から放射される赤外線強度よりも高くするとセンサ30aを容易に妨害することができる。また、センサ30aの検知素子が単素子の場合、パルス変調周波数を変化するとセンサ30aが飛行体10の進行方向などを誤認識する。さらに、検知素子が画像撮像装置である場合、ハレーションなどを生じセンシングを困難とできる。   Next, the laser generator 12a emits the pulsed laser light 22 having the same wavelength as the search wavelength λ1 toward the flying object 30 as shown in FIG. 3E by the control signal 15 from the analyzer 12c (S108). ). The optical response device 12 controls and emits the output of the pulse laser beam 22, the modulation method, the modulation waveform, the emission direction, etc., and interferes with the normal operation of the sensor 30a of the flying object 30. For example, if the output of the pulse laser beam 22 is made higher than the infrared intensity emitted from the flying object 10, the sensor 30a can be easily disturbed. When the detection element of the sensor 30a is a single element, the sensor 30a erroneously recognizes the traveling direction of the flying object 10 when the pulse modulation frequency is changed. Furthermore, when the detection element is an image pickup device, halation or the like occurs, making sensing difficult.

このようにセンサ30aの正常動作を妨害し、飛翔体30の追尾を免れることができれば、パルスレーザ光22の照射を終了する。もし追尾が継続されていれば照射が継続される(S110)。   If the normal operation of the sensor 30a is thus obstructed and tracking of the flying object 30 can be avoided, the irradiation of the pulsed laser light 22 is terminated. If tracking is continued, irradiation is continued (S110).

光応答装置12が飛行体10に搭載されている場合、本実施形態にかかる光応答装置12及び光応答システムにより、例えばミサイルのような飛翔体30の追尾を妨害し、飛行体10の撃墜を免れることができる。また、光応答装置12が船舶や車両に搭載されている場合にも、同様にして飛翔体30の追尾を妨害できる。   When the light response device 12 is mounted on the flying object 10, the light response device 12 and the light response system according to the present embodiment obstruct the tracking of the flying object 30 such as a missile, and shoot down the flying object 10. I can be spared. Further, even when the optical response device 12 is mounted on a ship or a vehicle, the tracking of the flying object 30 can be similarly prevented.

次に、上記のような光応答システムに用いられる赤外線波長帯域について説明する。赤外線は大気中において水蒸気や二酸化炭素による吸収が大きい波長帯域を有している。図4は赤外線の透過率の波長依存性を表し、図4(a)は地上からの高度6km、図4(b)は高度1kmの場合である。縦軸は赤外線透過率(%)、横軸は波長(μm)を表す。   Next, the infrared wavelength band used in the above optical response system will be described. Infrared rays have a wavelength band in which absorption by water vapor or carbon dioxide is large in the atmosphere. FIG. 4 shows the wavelength dependency of the infrared transmittance. FIG. 4A shows the case where the altitude is 6 km from the ground, and FIG. 4B shows the case where the altitude is 1 km. The vertical axis represents infrared transmittance (%), and the horizontal axis represents wavelength (μm).

一般的に、赤外線の波長帯域は0.7μm〜1mmを言う。図4において、波長が2乃至2.4、3.4乃至4.2、4.5乃至4.9μmの帯域近傍において赤外線の透過率が高い。この帯域は大気の窓と呼ばれ、センサ30aの受光感度を高めることができる。また、光応答システムに用いる場合にも光損失を低減できるので、パルスレーザ光の減衰を低減し、かつ受信感度を高くできる。   Generally, the infrared wavelength band is 0.7 μm to 1 mm. In FIG. 4, the infrared transmittance is high in the vicinity of the bands having wavelengths of 2 to 2.4, 3.4 to 4.2, and 4.5 to 4.9 μm. This band is called an atmospheric window and can increase the light receiving sensitivity of the sensor 30a. Also, when used in an optical response system, optical loss can be reduced, so that attenuation of pulse laser light can be reduced and reception sensitivity can be increased.

なお、図4に表すように、高度1kmと6kmでの赤外線透過率の差は小さく、大気の窓は略同一と言える。飛翔体30のセンサ30aには、帯域通過フィルタを用いてこの大気の窓の波長帯域の中の狭い波長帯域が選択されている。飛行体10からはこの帯域が当然ながら不明であり、飛翔体30に向けてのパルスレーザ光18の波長は可能性がある範囲で広く掃引する必要がある。   As shown in FIG. 4, the difference in infrared transmittance at altitudes of 1 km and 6 km is small, and it can be said that the windows of the atmosphere are substantially the same. For the sensor 30a of the flying object 30, a narrow wavelength band in the wavelength band of the atmospheric window is selected using a band-pass filter. This band is naturally unknown from the flying object 10, and the wavelength of the pulse laser beam 18 toward the flying object 30 needs to be swept widely within a possible range.

図5は本実施形態にかかる光応答装置12のうちレーザ発生器12aの具体的構成を表す構成図である。レーザ発生器12aは、シード光源50、ファイバ増幅器70、波長変換部95、合成ミラー部100を有しており、パルスレーザ光18、22を外部に出射光軸65に沿って放出する。   FIG. 5 is a configuration diagram showing a specific configuration of the laser generator 12a in the optical response device 12 according to the present embodiment. The laser generator 12 a includes a seed light source 50, a fiber amplifier 70, a wavelength conversion unit 95, and a combining mirror unit 100, and emits pulsed laser beams 18 and 22 to the outside along the emission optical axis 65.

まず、シード光は、YAGロッド53をLD励起光源51などにより励起し、ミラー55、57により構成されるファブリ・ペロ共振器により誘導放出を生じることにより得ることができる。なお、AO(Acousto-Optic)素子などからなるQスイッチ54を用いてパルスレーザ光とする。   First, the seed light can be obtained by exciting the YAG rod 53 with the LD excitation light source 51 or the like and generating stimulated emission by the Fabry-Perot resonator constituted by the mirrors 55 and 57. In addition, it is set as pulsed laser light using the Q switch 54 which consists of an AO (Acousto-Optic) element.

得られたパルスレーザ光はKTP(KTiOP)のような非線形結晶を用いたOPO(Optical Parametric Oscillator)素子58により波長変換される。すなわち、2つのミラーで形成される光共振器内に配置された非線形結晶において、1つの高いエネルギー(高周波数)のフォトンが、2つの低エネルギーのフォトンに分割されることにより波長変換が行われ、励起光からシグナル光及びアイドラ光を得ることができる。シグナル光の波長(λs)はアイドラ光の波長(λi)よりも短く、励起光の波長をλpとするとこれらの間には(式1)が成り立つ。
1/λp=(1/λs)+(1/λi) (式1)
The obtained pulse laser beam is wavelength-converted by an OPO (Optical Parametric Oscillator) element 58 using a nonlinear crystal such as KTP (KTiOP 4 ). That is, wavelength conversion is performed by dividing one high energy (high frequency) photon into two low energy photons in a nonlinear crystal arranged in an optical resonator formed by two mirrors. Signal light and idler light can be obtained from the excitation light. The wavelength (λs) of the signal light is shorter than the wavelength (λi) of the idler light. If the wavelength of the excitation light is λp, (Equation 1) holds between them.
1 / λp = (1 / λs) + (1 / λi) (Formula 1)

励起光がNd:YAGレーザであり波長λpが1.064μmの場合、例えばλs=1.9μm、λi=2.418μmとできる。また、λs=λi=2.128μmとなる場合を縮退OPOと言う。得られたパルスレーザ光はKTP(KTiOP)のような非線形結晶を用いたOPO素子により波長変換される。 When the excitation light is an Nd: YAG laser and the wavelength λp is 1.064 μm, for example, λs = 1.9 μm and λi = 2.418 μm. A case where λs = λi = 2.128 μm is called degenerate OPO. The obtained pulse laser beam is wavelength-converted by an OPO element using a nonlinear crystal such as KTP (KTiOP 4 ).

シード光源50から出射されたシグナル光及びアイドラ光は直交しているのでポラライザ60により偏光分離される。すなわち、波長の長いアイドラ光は折り曲げられ、さらにミラー61で折り曲げられ外部に出射される。他方、短い波長のシグナル光はファイバ増幅器70に入射する。シード光のピーク出力は低く、長距離伝送が困難なのでツリウム(Tm)添加光ファイバ75などを用いたファイバ増幅器70などで増幅することが好ましい。この場合にも、光ファイバ75の両端部からLD励起光源71a、71bから励起光を入射しTmを励起する。Tmの増幅利得帯域は広いので入射波長が変化しても、増幅出力を得ることは容易である。   Since the signal light and idler light emitted from the seed light source 50 are orthogonal to each other, they are polarized and separated by the polarizer 60. That is, idler light having a long wavelength is bent, further bent by the mirror 61, and emitted to the outside. On the other hand, short-wavelength signal light enters the fiber amplifier 70. Since the peak output of the seed light is low and long-distance transmission is difficult, it is preferably amplified by a fiber amplifier 70 using a thulium (Tm) -doped optical fiber 75 or the like. Also in this case, excitation light is incident from the LD excitation light sources 71a and 71b from both ends of the optical fiber 75 to excite Tm. Since the amplification gain band of Tm is wide, it is easy to obtain an amplified output even if the incident wavelength changes.

シード光が直線偏光であっても、増幅光は光ファイバ75内での伝送及び増幅により生じた直交成分を含むランダム偏光となる。このために、ファイバ増幅器70から出射されたレーザ光は偏光分離ミラー(または偏光ビームスプリッタ)90によりp波、s波に分離され、光アイソレータ92、93を介して波長変換部95へ入射する。すなわち、水平及び垂直方向に設けられた2つのZGP(ZnGeP)からなるOPO素子95a、95bにより、ファイバ増幅器70からのレーザ光はシグナル光及びアイドラ光を出射する。 Even if the seed light is linearly polarized light, the amplified light becomes random polarized light including orthogonal components generated by transmission and amplification in the optical fiber 75. For this purpose, the laser light emitted from the fiber amplifier 70 is separated into a p-wave and an s-wave by a polarization separation mirror (or polarization beam splitter) 90 and is incident on the wavelength conversion unit 95 via the optical isolators 92 and 93. That is, the laser light from the fiber amplifier 70 emits signal light and idler light by the OPO elements 95a and 95b made of two ZGP (ZnGeP 2 ) provided in the horizontal and vertical directions.

また、OPO素子を構成する光学結晶の向きと、励起光の光軸に対する設置角度と、を光学結晶によって決まる方向に回転すると、(式1)の関係を保ちつつ、λs及びλiを連続的に変化させ波長掃引ができる。例えば、偏光分離ミラー90により分離された波長光の光軸に対してZGP結晶の角度を変えると、3μm帯及び4μm帯の波長を掃引することができる。   Further, when the direction of the optical crystal constituting the OPO element and the installation angle of the excitation light with respect to the optical axis are rotated in the direction determined by the optical crystal, λs and λi are continuously set while maintaining the relationship of (Equation 1). Wavelength sweep is possible by changing. For example, when the angle of the ZGP crystal is changed with respect to the optical axis of the wavelength light separated by the polarization separation mirror 90, the wavelengths in the 3 μm band and the 4 μm band can be swept.

なお、3、4μm帯域内に決定した探索波長λ1を有するパルスレーザ光22を出射する場合には、2つのOPO素子95a、95bの角度を同一に固定し、同一波長を出射するようにするとよい。   When emitting the pulsed laser light 22 having the search wavelength λ1 determined within the 3, 4 μm band, it is preferable to fix the angles of the two OPO elements 95a, 95b to emit the same wavelength. .

合成ミラー部100は、OPO素子95aからのレーザ光をミラーM2により折り曲げ、OPO素子95bからのレーザ光をミラーM1により折り曲げる。   The combining mirror unit 100 bends the laser beam from the OPO element 95a by the mirror M2, and bends the laser beam from the OPO element 95b by the mirror M1.

ミラーM1により折り曲げられたレーザ光はミラーM2を透過し、ミラーM2により折り曲げられたレーザ光と合成され、3μm帯及び4μm帯のレーザ光となる。   The laser beam bent by the mirror M1 passes through the mirror M2, and is combined with the laser beam bent by the mirror M2 to become laser beams in the 3 μm band and the 4 μm band.

このようにしてp波、s波が無駄なく合成された3μm及び4μm帯のレーザ光の光軸がダイクロイックミラーM3により折り曲げられ、ファイバ増幅器70を介さない2μm帯レーザ光がミラー62、63により折り曲げられた光軸と合わされ、レーザ発生器12aの出射光軸65となる。なお、ミラーM1を透過し検知器101に入射する光は、光の往復時間から飛翔体30aなど対象物までの距離を計測する場合の時間計測のスタートパルスとして用いられる。   The optical axis of the 3 μm and 4 μm band laser light in which the p wave and s wave are combined without waste is bent by the dichroic mirror M 3, and the 2 μm band laser light not passing through the fiber amplifier 70 is bent by the mirrors 62 and 63. Together with the optical axis thus obtained, it becomes the outgoing optical axis 65 of the laser generator 12a. The light that passes through the mirror M1 and enters the detector 101 is used as a time measurement start pulse when measuring the distance from the round-trip time of the light to an object such as the flying object 30a.

なお、2μmでは要求波長が決まっていることが多く、その場合には3及び4μm帯のみを掃引する。このように、センサ30aの探索波長λ1の使用帯域がより限定できれば、波長掃引帯域をより限定でき、レーザ発生器12aがより簡素な構成とできる。   Note that the required wavelength is often determined at 2 μm, and in this case, only the 3 and 4 μm bands are swept. Thus, if the use band of the search wavelength λ1 of the sensor 30a can be further limited, the wavelength sweep band can be further limited, and the laser generator 12a can have a simpler configuration.

探索波長λ1を推定した後に出射するパルスレーザ光22は固定波長でよいので、他の波長光を生成する必要がなく、波長λ1のパルスレーザ光22の出力をより高められ有効妨害距離を長くすることが容易となる。また、光応答装置12の動作を簡素にできる。   Since the pulsed laser light 22 emitted after estimating the search wavelength λ1 may be a fixed wavelength, it is not necessary to generate other wavelength light, and the output of the pulsed laser light 22 having the wavelength λ1 can be further increased to increase the effective interference distance. It becomes easy. Further, the operation of the optical response device 12 can be simplified.

また図5に例示したレーザ発生器12aは、OPO素子により波長掃引し、ファイバ増幅器70により高い出力とし、Qスイッチ54により高いパルスレーザ出力としている。この構成要素には固体光学材料を用いているので、このレーザ発生器12aを備えた光応答装置12は小型化が容易であり航空機への搭載が容易となる。   Further, the laser generator 12a illustrated in FIG. 5 sweeps the wavelength by the OPO element, makes the output high by the fiber amplifier 70, and makes the pulse laser output high by the Q switch 54. Since a solid optical material is used for this component, the optical response device 12 including the laser generator 12a can be easily downsized and easily mounted on an aircraft.

以上、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかしながら本発明は上記実施形態に限定されない。光応答装置を構成するレーザ発生器、受信器、解析器、光学部品の回路、材質、配置、サイズ、形状などに関して当業者が設計変更を行ったものであっても、本発明の主旨を逸脱しない限り本発明の範囲に包含される。   The embodiments of the present invention have been described above with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the above embodiment. Even if a person skilled in the art makes a design change with respect to the circuit, material, arrangement, size, shape, etc. of the laser generator, receiver, analyzer, and optical component constituting the optical response device, it deviates from the gist of the present invention. Unless otherwise included in the scope of the present invention.

本実施形態の光応答システムの概念図Conceptual diagram of the optical response system of this embodiment 光応答の順序を表すフロー図Flow diagram showing the order of light response 光強度の波長依存性を表すグラフ図Graph showing the wavelength dependence of light intensity 赤外線吸収率の波長依存性を表すグラフ図Graph showing the wavelength dependence of infrared absorptance 本実施形態にかかる光応答装置のレーザ発生器の構成図Configuration diagram of the laser generator of the optical response device according to the present embodiment

符号の説明Explanation of symbols

10 飛行体、12 光応答装置、12a レーザ発生器、12b 受信器、12c 解析器、14 排気ガス、16 赤外線、18 パルスレーザ光、20 反射光、22 パルスレーザ光、30 飛翔体、30a センサ、50 シード光源、65 出射光軸、70 ファイバ増幅器、90 偏光分離ミラー、95 波長変換部、100 合成ミラー部、探索波長 λ1 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Aircraft, 12 Optical response device, 12a Laser generator, 12b Receiver, 12c Analyzer, 14 Exhaust gas, 16 Infrared, 18 pulse laser light, 20 Reflected light, 22 Pulse laser light, 30 Aircraft, 30a Sensor, 50 seed light source, 65 outgoing optical axis, 70 fiber amplifier, 90 polarization separation mirror, 95 wavelength conversion unit, 100 synthesis mirror unit, search wavelength λ1

Claims (8)

赤外線帯域において波長掃引されたレーザ光を放出するレーザ発生器と、
前記波長掃引される波長帯域において感度を有し、前記レーザ発生器から放出され被検知体により反射されたレーザ光を検出する受信器と、
前記受信器において得られた検出信号を解析する解析器と、
を備え、
前記解析器は、前記被検知体により反射されたレーザ光の強度が低下する探索波長を解析し、
前記レーザ発生器は、前記探索波長に固定されたレーザ光を前記被検知体に向けて放出することを特徴とする光応答装置。
A laser generator that emits laser light that has been swept in the infrared band; and
A receiver having sensitivity in the wavelength band to be swept, and detecting laser light emitted from the laser generator and reflected by a detection object;
An analyzer for analyzing the detection signal obtained in the receiver;
With
The analyzer analyzes a search wavelength at which the intensity of the laser beam reflected by the detected object decreases,
The laser generator emits a laser beam fixed to the search wavelength toward the detected object.
前記レーザ発生器は、シード光源と、シード光源からの放出光を変換する波長変換部と、を有し、
前記シード光源及び前記波長変換部には、非線形結晶素子が含まれ、
前記非線形結晶素子への入射光の角度を変えることにより前記非線形結晶素子からの放出光の波長を掃引可能とたことを特徴とする請求項1記載の光応答装置。
The laser generator includes a seed light source, and a wavelength conversion unit that converts emitted light from the seed light source,
The seed light source and the wavelength conversion unit include a nonlinear crystal element,
2. The optical response device according to claim 1, wherein the wavelength of the emitted light from the nonlinear crystal element can be swept by changing the angle of incident light to the nonlinear crystal element.
前記非線形結晶素子は、光パラメトリック発振を行うことを特徴とする請求項2記載の光応答装置。   3. The optical response device according to claim 2, wherein the nonlinear crystal element performs optical parametric oscillation. 前記レーザ発生器は、合成ミラー部をさらに有し、
前記シード光源は、第1の非線形結晶素子を含み、第1シグナル光及び第1アイドル光を放出し、
前記波長変換部は、第2の非線形素子を含み、第2シグナル光及び第2アイドル光を放出し、
前記第1アイドル光、前記第2シグナル光及び前記第2アイドル光は、前記合成ミラー部の出射光軸に沿ってそれぞれ放出可能とされたことを特徴とする請求項2または3に記載の光応答装置。
The laser generator further includes a combining mirror unit,
The seed light source includes a first nonlinear crystal element, and emits a first signal light and a first idle light,
The wavelength conversion unit includes a second nonlinear element, and emits a second signal light and a second idle light,
4. The light according to claim 2, wherein the first idle light, the second signal light, and the second idle light can be emitted along an outgoing optical axis of the combining mirror unit. 5. Response device.
前記レーザ発生器は、前記シード光源と前記波長変換部との間に設けられたファイバ増幅器をさらに含むことを特徴とする請求項2〜4のいずれか1つに記載の光応答装置。   The optical response device according to claim 2, wherein the laser generator further includes a fiber amplifier provided between the seed light source and the wavelength conversion unit. 前記レーザ発生器は、前記ファイバ増幅器と前記波長変換部との間に設けられた偏光分離ミラーをさらに有し、前記偏光分離ミラーにより分離されたp波及びs波がそれぞれ波長変換され、前記合成ミラー部により合成され、前記出射光軸に沿って放出することを特徴とする請求項5記載の光応答装置。   The laser generator further includes a polarization separation mirror provided between the fiber amplifier and the wavelength conversion unit, and the p-wave and the s-wave separated by the polarization separation mirror are wavelength-converted, and the synthesis is performed. 6. The optical response device according to claim 5, wherein the optical response device is synthesized by a mirror unit and emitted along the outgoing optical axis. 移動体の排気ガスから放射される赤外線の波長帯域よりも狭い波長帯域の探索波長を用いて前記移動体を追尾する飛翔体に向けて、波長掃引されたレーザ光を前記移動体から放出するレーザ発生器と、
前記飛翔体により反射された前記レーザ光の反射光強度の波長依存性に基づいて前記探索波長を推定する解析器と、
を備え、
前記推定された前記探索波長に固定されたレーザ光を前記飛翔体に向けて前記レーザ発生器から放出して前記飛翔体の追尾を妨害可能としたことを特徴とする光応答システム。
Laser that emits wavelength-swept laser light from the moving body toward a flying body that tracks the moving body using a search wavelength in a wavelength band narrower than the wavelength band of infrared rays emitted from exhaust gas of the moving body A generator,
An analyzer for estimating the search wavelength based on the wavelength dependence of the reflected light intensity of the laser light reflected by the flying object;
With
An optical response system characterized in that a laser beam fixed to the estimated search wavelength is emitted from the laser generator toward the flying object so that tracking of the flying object can be disturbed.
前記反射光強度は、前記探索波長近傍において低下することを特徴とする請求項7記載の光応答システム。   The optical response system according to claim 7, wherein the reflected light intensity decreases in the vicinity of the search wavelength.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2015526741A (en) * 2012-08-30 2015-09-10 アイティーアイ・スコットランド ‐ スコティッシュ・エンタープライズIti Scotland ‐ Scottish Enterprise Long-wavelength infrared detection and image processing using a long-wavelength infrared light source

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