JPH0729693A - Laser lightning induction device - Google Patents
Laser lightning induction deviceInfo
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- JPH0729693A JPH0729693A JP17513093A JP17513093A JPH0729693A JP H0729693 A JPH0729693 A JP H0729693A JP 17513093 A JP17513093 A JP 17513093A JP 17513093 A JP17513093 A JP 17513093A JP H0729693 A JPH0729693 A JP H0729693A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明はレーザ誘雷を行う装置に
関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a device for performing laser lightning strike.
【０００２】[0002]
【従来の技術】雷を避雷針などに人為的に導くことは誘
雷と呼ばれ、レーザ光を利用して誘雷させることはレー
ザ誘雷と呼ばれている。レーザ誘雷は現在まだ実現され
ていないが、一般に報告されているレーザ誘雷は以下の
通りである。すなわち、大気の伝搬特性が良いとされる
ＣＯ2 レーザを用いて、数十ナノ秒程度の短パルスで発
振させ、取り出されるレーザ光を雷雲に向かって伝搬さ
せる。レーザ光を大気中で集光させると、空気が絶縁破
壊を起こして強電離プラズマが生じ、これに雷が誘導さ
れると考えられている。尚、レーザ誘雷に関しては、例
えば、特開平3−222295号公報において説明されてい
る。2. Description of the Related Art Artificially introducing lightning to a lightning rod or the like is called lightning, and using laser light to cause lightning is called laser lightning. Although laser-induced lightning has not yet been realized, the commonly reported laser-induced lightning is as follows. That is, a CO 2 laser, which is said to have good atmospheric propagation characteristics, is used to oscillate with a short pulse of about several tens of nanoseconds, and the extracted laser light is propagated toward the thundercloud. It is believed that when laser light is focused in the atmosphere, air causes a dielectric breakdown to generate strongly ionized plasma, which induces lightning. The laser-induced lightning is described in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 3-222295.
【０００３】これに対して、レーザ誘雷用レーザ装置と
してエキシマレーザを用いることも提案されている。ま
た、エキシマレーザはＣＯ2 レーザに比べて１パルスの
レーザ出力が一般に小さいため、数ｋＨｚ程度の高繰返
しで動作するエキシマレーザを１秒近くレーザ照射する
ことで発生する荷電粒子を蓄積させて、レーザ誘雷を起
きやすくさせる方法も提案されている。尚、これに関し
ては、例えば、電気学会研究会資料，高電圧研究会，第
２９頁から３７頁(ＨＶ−９１−４)，１９９１年などに
おいて説明されている。On the other hand, it has been proposed to use an excimer laser as a laser device for laser lightning strike. Further, since the excimer laser generally has a smaller laser output of one pulse than the CO 2 laser, the charged particles generated by irradiating the excimer laser operating at high repetition rate of several kHz for about 1 second are accumulated, A method of making laser-induced lightning easier is also proposed. Incidentally, this is described in, for example, the Institute of Electrical Engineers of Japan material, High Voltage Research Society, pages 29 to 37 (HV-91-4), 1991.
【０００４】一方、ＣＯ2 レーザのレーザ光を大気伝搬
させる場合、パルス幅が数十マイクロ秒程度になると、
大気中で絶縁破壊を起こさずに、雲などの霧を瞬間的に
蒸発させることができる。尚、これに関しては、例え
ば、ＳＰＩＥ Vol.1221Propagation of High-Energy L
aser Beams through the Earth's Atomospherepp.３７
０−３８０ １９９０年において説明されている。On the other hand, when propagating the laser light of a CO 2 laser to the atmosphere, if the pulse width is about several tens of microseconds,
Fog such as clouds can be instantaneously evaporated without causing dielectric breakdown in the atmosphere. Regarding this, for example, SPIE Vol.1221Propagation of High-Energy L
aser Beams through the Earth's Atomosphere pp.37
0-380 1990.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】エキシマレーザを用い
る従来のレーザ誘雷では、雨天の場合を考慮しておら
ず、エキシマレーザの発振波長である約０.３μ 以下の
紫外光は水に対する吸収率が高く、雨天時ではレーザ光
を長距離伝搬させることが困難になる。しかも、雷が発
生する時に雨が降る場合が多いため、実際にはレーザ光
を雷雲まで伝搬させることが困難になる場合が多く、実
用的ではない。In conventional laser-induced lightning using an excimer laser, the case of rain is not taken into consideration, and ultraviolet light having an oscillation wavelength of about 0.3 μ or less, which is the excimer laser oscillation wavelength, absorbs water. Therefore, it is difficult to propagate laser light over a long distance in rainy weather. In addition, since it often rains when lightning occurs, it is often difficult to actually propagate the laser light to the thundercloud, which is not practical.
【０００６】また、高繰返し動作のエキシマレーザを用
いる方法では、レーザ媒質であるエキシマガスを高速で
循環させる必要があり、レーザ出力を高めるには、エキ
シマガスの循環能力を高める必要がある。ところが、そ
の結果、エキシマガスの循環系が大型になり、しかも循
環系に用いられるブロアーの消費電力が増大するなどの
問題点が生じる。特に、レーザ誘雷では、レーザ装置を
トラックなどに搭載して移動可能にする必要があるた
め、レーザ装置が大型化したり、消費電力が増大するこ
とは、装置全体の駆動性が低下するため問題となる。Further, in the method using the excimer laser of high repetition operation, it is necessary to circulate the excimer gas, which is a laser medium, at a high speed, and in order to increase the laser output, it is necessary to enhance the circulation ability of the excimer gas. However, as a result, there arises a problem that the excimer gas circulation system becomes large and the power consumption of the blower used in the circulation system increases. Particularly, in the case of laser-induced lightning, it is necessary to mount the laser device on a truck or the like so that the laser device can be moved. Therefore, increasing the size of the laser device or increasing the power consumption causes a decrease in drivability of the entire device. Becomes
【０００７】本発明の第一の目的は、雨天時でも確実に
レーザ誘雷を実施できる装置を提供することである。ま
た、第二の目的は、レーザ装置をコンパクト化し、消費
電力を低下させることである。A first object of the present invention is to provide an apparatus capable of surely performing laser-induced lightning even in rainy weather. A second object is to make the laser device compact and reduce power consumption.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】上記第一の目的を達成す
るために、エキシマレーザのレーザ光と連続出力のＣＯ
2 レーザのレーザ光とを重ね合わせて伝搬させたもので
ある。In order to achieve the above first object, laser light of an excimer laser and continuous output CO
The laser light from two lasers is superimposed and propagated.
【０００９】上記第二の目的を達成するために、それぞ
れ独立した圧力に設定できる複数の容器を備え、前記容
器間でレーザガスが移動でき、前記容器の間か、あるい
は一方の容器内に放電管を設け、かつ前記レーザガスが
移動中に放電させることを特徴とするエキシマレーザを
用いたものである。In order to achieve the above-mentioned second object, a plurality of containers each of which can be set to an independent pressure is provided, laser gas can be moved between the containers, and a discharge tube can be provided between the containers or in one of the containers. And an excimer laser is used which discharges while the laser gas is moving.
【００１０】また、第二の目的を達成する別の手段とし
て、レーザガスが満たされた容器内にピストンが備えら
れ、ピストンの移動により移動させられたレーザガスを
放電させることを特徴とするエキシマレーザを用いたも
のである。As another means for achieving the second object, an excimer laser is characterized in that a container is filled with a laser gas, and a piston is provided in the container, and the laser gas moved by the movement of the piston is discharged. Used.
【００１１】[0011]
【作用】高繰返し動作のエキシマレーザの照射時間であ
る１秒近くの間に、霧とは異なり、雨は数メートル以上
も移動する。したがって、ＣＯ2 レーザとしてパルスで
はなく連続出力で動作する装置を用いることで、エキシ
マレーザの照射時間中、レーザ光路中の雨を蒸発させる
ことができる。それにより、エキシマレーザのレーザ光
は乾燥空気中を伝搬することになり、効率良く弱電離プ
ラズマが生成される。In contrast to fog, rain moves for several meters or more during the irradiation time of the excimer laser of high repetition operation, which is close to 1 second. Therefore, it is possible to vaporize rain in the laser optical path during the irradiation time of the excimer laser by using a device that operates not as a pulse but as a continuous output as the CO 2 laser. As a result, the laser light of the excimer laser propagates in dry air, and weakly ionized plasma is efficiently generated.
【００１２】また、高出力のＣＯ2 レーザでは、一般
に、不安定共振器型のものが用いられるため、取りださ
れるレーザ光が中空状になる。そのため、レンズなどを
用いなくても、エキシマレーザのレーザ光を大気中で集
光させることができる。この理由を図４を用いて以下で
説明する。Further, since an unstable resonator type is generally used for a high output CO 2 laser, the laser light to be taken out is hollow. Therefore, the laser light of the excimer laser can be condensed in the atmosphere without using a lens or the like. The reason for this will be described below with reference to FIG.
【００１３】中空状に伝搬するＣＯ2 レーザのレーザ光
４ｃにより、大気は加熱され、温度上昇により空気の密
度が相対的に低くなる。それにより、レーザ光４ｃの伝
搬する部分の屈折率は、中空部分における大気の屈折率
よりも低くなる。その結果、図４に示したように、中空
部分を通過するエキシマレーザのレーザ光４ｄは、レー
ザ光４ｃの通過する領域との境において全反射する。一
方、レーザ光４ｃは長距離を伝搬していくにつれて回折
により拡がる結果、中空部分は次第に狭くなっていく。
したがって、レーザ光４ｄは、次第に絞られていき、中
空部分が無くなるところで、集光される。ただし、中空
部分が無くなる手前でも、中空部分の径が細くなってく
るところでは、エキシマレーザのレーザ光の径が細くな
っているため、レーザ光強度が高くなり、弱電離プラズ
マが発生しやすくなっている。それにより、エキシマレ
ーザから取り出されるレーザ光のビーム拡がり角が大き
くても、ビームが拡散して、レーザ光強度が低下し過ぎ
ることはない。The atmosphere is heated by the laser beam 4c of the CO 2 laser propagating in a hollow shape, and the temperature rises, so that the density of air becomes relatively low. As a result, the refractive index of the portion where the laser light 4c propagates becomes lower than the refractive index of the atmosphere in the hollow portion. As a result, as shown in FIG. 4, the laser beam 4d of the excimer laser passing through the hollow portion is totally reflected at the boundary with the region where the laser beam 4c passes. On the other hand, as the laser light 4c propagates over a long distance, it spreads due to diffraction, and as a result, the hollow portion becomes narrower.
Therefore, the laser light 4d is gradually narrowed down and is condensed when the hollow portion disappears. However, even before the hollow portion disappears, the diameter of the laser light of the excimer laser is small at the place where the diameter of the hollow portion becomes thin, so the laser light intensity becomes high and weak ionized plasma easily occurs. ing. As a result, even if the beam divergence angle of the laser light extracted from the excimer laser is large, the beam does not diffuse and the laser light intensity does not drop too much.
【００１４】また、エキシマレーザにおいて、二つの独
立した容器を設け、それぞれにレーザガスを、圧力差を
設けて充満させれば、これらの容器間をつなぐ配管のバ
ルブを開放すると、エキシマガスが圧力の低い容器へ自
然に移動する。そこで、このレーザガスが移動する場所
で放電させれば、ブロアーを用いずとも、レーザ動作さ
せることができる。それによって、レーザ装置が小型化
するとともに、消費電力を低減することができる。ただ
し、二つの容器中のガス圧がほぼ等しくなると、レーザ
ガスの移動が終了し、レーザ動作しなくなる。ところ
が、エキシマレーザによるレーザ誘雷では、レーザ照射
時間は長くても数秒で済むため、半永久的にレーザガス
を移動させる必要は無いため、事実上問題は無い。Further, in the excimer laser, if two independent containers are provided and the laser gas is filled in each with a pressure difference, the excimer gas can be opened by opening the valve of the pipe connecting these containers. Moves naturally to lower containers. Therefore, if the laser gas is discharged at a place where it moves, the laser can be operated without using a blower. As a result, the laser device can be downsized and the power consumption can be reduced. However, when the gas pressures in the two containers become substantially equal to each other, the movement of the laser gas ends and the laser does not operate. However, laser-induced lightning using an excimer laser does not need to move the laser gas semipermanently because the laser irradiation time is only a few seconds at the longest, so there is practically no problem.
【００１５】また、レーザガスが満たされた容器内にピ
ストンを設けて、このピストンを移動させることで、レ
ーザガスを電極間で移動させることができ、その時に放
電させることで、ブロアーを用いずとも、レーザ動作さ
せることができる。この場合も、ピストンが片道のスト
ロークを移動する間だけしかレーザ動作しないことにな
るが、エキシマレーザによるレーザ誘雷では、半永久的
にレーザガスを移動させる必要は無いため、事実上問題
は無い。Further, by providing a piston in the container filled with the laser gas and moving the piston, the laser gas can be moved between the electrodes. At that time, the laser gas is discharged, so that a blower is not used. It can be laser operated. In this case as well, the laser operates only while the piston moves in one-way stroke, but in the laser-induced lightning with the excimer laser, there is no need to move the laser gas semipermanently, so there is practically no problem.
【００１６】さらに、本発明で用いられるＣＯ2 レーザ
についても、レーザ照射時間は数秒程度で済むため、エ
キシマレーザと同様な構成にすることで、レーザ装置の
小型化と消費電力の低減を図ることができる。Further, the CO 2 laser used in the present invention requires a laser irradiation time of only a few seconds. Therefore, by adopting the same structure as the excimer laser, the laser device can be downsized and the power consumption can be reduced. You can
【００１７】[0017]
【実施例】次に、本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。Embodiments of the present invention will now be described with reference to the drawings.
【００１８】本発明の一実施例を図１を用いて説明す
る。図１は、本発明に係るレーザ誘雷装置１００の説明
図である。An embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is an explanatory diagram of a laser lightning strike device 100 according to the present invention.
【００１９】レーザ誘雷装置１００は、不安定共振器型
のＣＯ2 レーザ１，発振器２ａと増幅器２ｂとから成る
ＫｒＦエキシマレーザ２、及び制御装置３とで構成され
る。ＣＯ2 レーザ１からは、ビーム径１０cm，発振時間
約２秒の連続波であるレーザ光４ａが取り出され、孔付
き全反射鏡６に入射する。また、レーザ光４ａは回折限
界に近いビームであるが、不安定共振器のため、中空状
のビームになっている。ただし、回折により長距離伝搬
してから中実状になる。The laser lightning strike device 100 comprises an unstable resonator type CO 2 laser 1, a KrF excimer laser 2 including an oscillator 2a and an amplifier 2b, and a control device 3. A continuous laser beam 4a having a beam diameter of 10 cm and an oscillation time of about 2 seconds is extracted from the CO 2 laser 1 and is incident on a total reflection mirror 6 having a hole. Further, the laser beam 4a is a beam close to the diffraction limit, but it is a hollow beam due to the unstable resonator. However, it becomes solid after propagating a long distance by diffraction.
【００２０】次に、制御装置３により、ＫｒＦエキシマ
レーザ２の発振タイミングが制御され、ＣＯ2 レーザ１
の発振開始から約１秒後に、約５ｋＨｚの繰返しパルス
動作のレーザ光４ｂが発振する。このレーザ光４ｂは、
発振器２ａから取り出されたシングルモードのレーザ光
４ｂ′が増幅されたものであり、そのビーム径は約５cm
に拡大されているが、シングルモードであるため、ビー
ムの拡がり角は小さい。Next, the controller 3 controls the oscillation timing of the KrF excimer laser 2 and the CO 2 laser 1
About 1 second after the start of oscillation, the laser light 4b having a repetitive pulse operation of about 5 kHz oscillates. This laser light 4b is
The single mode laser beam 4b 'extracted from the oscillator 2a is amplified, and its beam diameter is about 5 cm.
However, the beam divergence angle is small because it is a single mode.
【００２１】尚、それぞれのレーザ光４ａとレーザ光４
ｂとのタイミングを図２に示す。レーザ光４ｂは、集光
光学系５を通過してから、孔付き全反射鏡６の孔の中を
通過することで、レーザ光４ａとレーザ光４ｂとは、そ
れぞれレーザ光４ｃとレーザ光４ｄのように空間的に重
ねられる。この重ね合わされたレーザ光は、断面的に
は、図３に示したように、レーザ光４ｃはレーザ光４ｄ
の周囲を伝搬する。これらのレーザ光は、全反射鏡７に
より伝搬方向が制御され、およそ１００ｍ離れたところ
に現われた雷雲８に達する。The respective laser light 4a and laser light 4
The timing with b is shown in FIG. The laser light 4b passes through the condensing optical system 5 and then through the hole of the total reflection mirror 6 with a hole, whereby the laser light 4a and the laser light 4b are respectively laser light 4c and laser light 4d. Are spatially overlapped. In cross section, the laser light 4c is converted into the laser light 4d as shown in FIG.
Propagate around. The propagation direction of these laser lights is controlled by the total reflection mirror 7, and reaches the thundercloud 8 that appears at a distance of about 100 m.
【００２２】本実施例では、ＣＯ2 レーザ１から取り出
されるレーザ光４ａの平均パワーは５００ｋＷとなって
いるため、雷雲８までのレーザ光路中に、毎秒５００ｋ
Ｊのレーザエネルギが注入される。それにより、ＣＯ2
レーザ１の発振開始時からＫｒＦエキシマレーザ２の発
振が始まる１秒間でレーザ光路中の雨を蒸発させること
ができる。In this embodiment, since the average power of the laser light 4a extracted from the CO 2 laser 1 is 500 kW, it is 500 ksec / second in the laser light path to the thundercloud 8.
The laser energy of J is injected. As a result, CO 2
It is possible to evaporate rain in the laser optical path within 1 second from the start of oscillation of the laser 1 and the start of oscillation of the KrF excimer laser 2.
【００２３】本発明では、孔付き全反射鏡６を用いて、
二本のビームを重ね合わしているが、これは、異なる波
長の二本のレーザ光を重ねる場合に一般に用いられるダ
イクロイックミラーよりも適している。すなわち、ダイ
クロイックミラーでは、波長依存性を有するコーティン
グを施す必要があり、このコーティングは耐レーザ光強
度が比較的に低く、長期間使用していくと、特性が劣化
する。さらにまた、ダイクロイックミラーは多層のコー
ティングが施されているため、長期間湿度の高い大気中
に放置されると、大気中の水分がコーティングの各層内
に吸収されていき、それにより特性が劣化していくこと
がある。特に本発明では、雨天時に外で使用することを
想定しているため、ダイクロイックミラーは不適であ
る。In the present invention, the total reflection mirror 6 with holes is used to
Although the two beams are superposed, this is more suitable than the dichroic mirror generally used when superposing two laser beams having different wavelengths. That is, in the dichroic mirror, it is necessary to apply a coating having wavelength dependency, and this coating has a relatively low laser light intensity, and the characteristics deteriorate with long-term use. Furthermore, since the dichroic mirror has a multi-layer coating, if left in a humid atmosphere for a long period of time, moisture in the atmosphere will be absorbed in each layer of the coating, thereby deteriorating its characteristics. I have to go. Particularly, in the present invention, since it is assumed that the dichroic mirror is used outside in the rain, the dichroic mirror is not suitable.
【００２４】また、一般に、エキシマレーザから取り出
されるレーザ光は、高次の多モードで発振するため、ビ
ーム拡がり角が大きい。その結果、雷雲などの数百メー
トル程度まで伝搬させると、ビーム径が拡がって、レー
ザ光強度が低下する。それにより、弱電離プラズマが効
率良く発生しない場合があり、レーザ誘雷しにくくなる
と考えられる。そこで、本実施例では、発振器２ａと増
幅器２ｂとから成るエキシマレーザを用い、取り出され
るレーザ光を可変焦点距離の光学系に通してある。この
理由を以下で説明する。Further, in general, the laser light extracted from the excimer laser has a large beam divergence angle because it oscillates in high-order multimode. As a result, when propagating up to several hundred meters such as a thundercloud, the beam diameter expands and the laser light intensity decreases. As a result, weakly ionized plasma may not be efficiently generated, which makes it difficult to induce laser lightning. Therefore, in this embodiment, an excimer laser including an oscillator 2a and an amplifier 2b is used, and the extracted laser light is passed through an optical system having a variable focal length. The reason for this will be described below.
【００２５】発振器２ａでは、ビーム拡がり角の小さい
シングルモードで発振させているため、ビーム径は小さ
くなり、励起体積が小さくなるため、レーザ出力を高く
とれない。そこで、増幅器２ｂを併用させることでレー
ザ出力を高めている。ところが、レーザ光を増幅させる
場合、一般に、増幅器中では励起体積が大きいため、レ
ーザ光４ｂ′のビーム径を拡大してから増幅器に通すこ
とになる。その結果、増幅器から取り出されるレーザ光
４ｂのビーム径も大きくなるため、弱電離プラズマを発
生させるためにレーザ光強度を高めるには、レーザ光を
レンズなどを用いて集光する必要が生じる。ところが、
ビーム径の大きなレーザ光を集光させる場合、焦点深度
が浅いため、焦点の近くにしか弱電離プラズマが発生し
ない。そこで、ＫｒＦエキシマレーザ２が発振している
約１秒間に、制御装置３からの信号により、可変焦点距
離の集光光学系５の合成焦点距離を変化させることで、
レーザ発振中に焦点の位置を雷雲８から避雷針１０まで
の長距離に渡って移動させることができる。それによ
り、弱電離プラズマがつながって発生し、レーザ誘雷を
確実に行うことができる。Since the oscillator 2a oscillates in a single mode with a small beam divergence angle, the beam diameter becomes small and the excitation volume becomes small, so that the laser output cannot be made high. Therefore, the laser output is increased by using the amplifier 2b together. However, when the laser light is amplified, the pump volume is generally large in the amplifier, so that the beam diameter of the laser light 4b 'is expanded before passing through the amplifier. As a result, the beam diameter of the laser light 4b taken out from the amplifier also becomes large, so that it is necessary to focus the laser light using a lens or the like in order to increase the laser light intensity in order to generate weakly ionized plasma. However,
When converging a laser beam having a large beam diameter, the depth of focus is shallow, so weakly ionized plasma is generated only near the focus. Therefore, by changing the combined focal length of the variable focal length focusing optical system 5 by a signal from the control device 3 in about 1 second while the KrF excimer laser 2 is oscillating,
The position of the focal point can be moved over a long distance from the thundercloud 8 to the lightning rod 10 during laser oscillation. As a result, weakly ionized plasma is connected and generated, and laser lightning can be reliably performed.
【００２６】次に、本実施例におけるＫｒＦエキシマレ
ーザ２の増幅器２ｂの構成を図５を用いて説明する。増
幅器２ｂは大きく分けて、電極が備えられた放電管を含
んだ放電装置２１，レーザガスとしてのエキシマガスを
封入しておく容器２２ａ，２２ｂとで構成されており、
それぞれは配管２３ａ，２３ｂ、及び２３ｃでつながっ
ている。Next, the configuration of the amplifier 2b of the KrF excimer laser 2 in this embodiment will be described with reference to FIG. The amplifier 2b is roughly divided into a discharge device 21 including a discharge tube provided with electrodes, and containers 22a and 22b for enclosing excimer gas as a laser gas,
Each is connected by piping 23a, 23b, and 23c.
【００２７】レーザ動作を開始させる前に、容器２２に
エキシマガスを数気圧程度で封入しておく。また、容器
２３には約１気圧のエキシマガスが封入されている。そ
れぞれの容器間でエキシマガスが流入しないように、バ
ルブ２４ａとバルブ２４ｂは閉じられている。Before starting the laser operation, the container 22 is filled with excimer gas at a pressure of about several atmospheres. Further, the container 23 is filled with excimer gas of about 1 atm. The valves 24a and 24b are closed so that excimer gas does not flow between the respective containers.
【００２８】レーザ動作させる時には、バルブ２４ａを
開くことにより、エキシマガスは、矢印２６ｂのよう
に、容器２２ａから２２ｂに向かって移動し始める。そ
の直後に放電装置２１において放電を開始することで、
放電装置２１中を通過するレーザ光が増幅作用を受ける
ことになる。また、レーザ動作終了後、バルブ２４ａを
閉じ、バルブ２４ｂを開いて、コンプレッサ２５によ
り、容器２２ｂ中のエキシマガスを矢印２６ｂのように
容器２２ａ中へ戻すことで、次のレーザ動作への準備と
なる。When the laser is operated, by opening the valve 24a, the excimer gas starts moving from the container 22a toward the container 22b as shown by an arrow 26b. Immediately after that, by starting discharge in the discharge device 21,
The laser light passing through the discharge device 21 will be amplified. Further, after the laser operation is completed, the valve 24a is closed, the valve 24b is opened, and the compressor 25 returns the excimer gas in the container 22b into the container 22a as indicated by an arrow 26b, thereby preparing for the next laser operation. Become.
【００２９】尚、レーザ動作開始前に、容器２２ｂ中を
ほぼ真空まで引いておいても良いが、本実施例では、容
器２２ｂ中では約１気圧にしてある。これは、レーザ動
作開始後は、それ以上の圧力になることから、容器２２
ｂは１気圧以下になることはなく、容器２２ｂとしては
加圧容器として設計されたものを用いればよい。Before starting the laser operation, the inside of the container 22b may be evacuated to a substantially vacuum, but in this embodiment, the inside of the container 22b is set to about 1 atm. This is because the pressure becomes higher after the laser operation is started.
b does not become 1 atm or less, and a container designed as a pressurized container may be used as the container 22b.
【００３０】また、放電装置２１中の電極を容器２２ｂ
中に組み込んでも良い。その場合、電極の位置として
は、配管２３ｂのすぐ近くが好ましい。Further, the electrodes in the discharge device 21 are connected to the container 22b.
It may be incorporated inside. In that case, the position of the electrode is preferably close to the pipe 23b.
【００３１】この様に、本発明では、ブロアーを用いる
ことなく、放電装置２１中の電極間にエキシマガスを高
速で流すことができるようになり、消費電力を低減でき
るだけでなく、ＫｒＦエキシマレーザ２が小型化され、
装置全体を自動車などに搭載できるようになった。As described above, according to the present invention, the excimer gas can be passed at high speed between the electrodes in the discharge device 21 without using a blower, so that not only the power consumption can be reduced but also the KrF excimer laser 2 can be used. Is downsized,
The entire device can now be installed in automobiles.
【００３２】また、本実施例で用いられるＣＯ2 レーザ
１についても、図１に示されたKrFエキシマレーザ２の
増幅器２ｂと同様な構成にしても良い。ただし、連続動
作のＣＯ2 レーザでは、通常レーザ媒質であるＣＯ2 レ
ーザガスの圧力は数十Torrと負圧であるため、レーザ動
作開始前は、容器２２ｂをほぼ真空まで引いておく必要
がある。また、容器２２ａ中にはＣＯ2 レーザガスを数
気圧程度に加圧して蓄えておくことができ、その結果、
レーザ動作開始後には、ＣＯ2 レーザガスを高速に流す
ことができる。それによると、通常のブロアーを用いる
場合よりも、ＣＯ2 レーザガスの流速を高めることがで
きるようになり、装置の小型化や消費電力の低減化だけ
でなく、レーザ出力を向上させることもできるようにな
った。次に、本発明のレーザ誘雷装置において用いられ
るエキシマレーザの増幅器として、別の構成の一例を、
その断面図が示された図６を用いて説明する。The CO 2 laser 1 used in this embodiment may have the same structure as the amplifier 2b of the KrF excimer laser 2 shown in FIG. However, in the continuous operation CO 2 laser, the pressure of the CO 2 laser gas, which is a laser medium, is a negative pressure of several tens Torr, so that the container 22 b needs to be pulled to a substantially vacuum before the laser operation is started. Further, the CO 2 laser gas can be pressurized and stored in the container 22a at a pressure of about several atmospheres. As a result,
After the laser operation is started, the CO 2 laser gas can be passed at a high speed. According to this, the flow velocity of the CO 2 laser gas can be increased as compared with the case of using a normal blower, so that not only the device can be downsized and the power consumption can be reduced, but also the laser output can be improved. Became. Next, as an excimer laser amplifier used in the laser lightning striker of the present invention, an example of another configuration will be described.
This will be described with reference to FIG. 6 showing the cross-sectional view.
【００３３】増幅器３０内には、レーザガスとしてエキ
シマガスが充満している。また、構造的には、大きな二
つの空間３１ａ，３１ｂがあり、それらの間に、放電さ
せるための電極３２ａ，３２ｂがある。レーザ動作させ
る前は、ピストン３４を図で左方に引いて固定してお
く。レーザ動作させる時は、ピストン３４の固定を外す
と、バネ３３の力により、ピストン３４は矢印３６ａの
方向に移動する。その結果、空間３１ａ内でピストンに
より排除されるエキシマガスは、電極３２ａ，３２ｂの
間を高速で移動するため、この時に放電させることでレ
ーザ動作させることができる。The amplifier 30 is filled with excimer gas as a laser gas. Further, structurally, there are two large spaces 31a and 31b, and between them, there are electrodes 32a and 32b for discharging. Prior to the laser operation, the piston 34 is pulled to the left in the figure and fixed. When the laser is operated, if the piston 34 is unfixed, the force of the spring 33 causes the piston 34 to move in the direction of arrow 36a. As a result, the excimer gas removed by the piston in the space 31a moves at a high speed between the electrodes 32a and 32b, so that the laser operation can be performed by discharging at this time.
【００３４】また、空間３１ｂに流入するエキシマガス
は、バイパス３５を、矢印３６ｂの方向に流れ、空間３
１ａ内に戻される。つまり、このバイパス３５が備えら
れているため、ピストン３４の移動により、空間３１ｂ
中へ流入したエキシマガスの圧力の急上昇が無く、それ
により電極３２ａ，３２ｂの間を流れるエキシマガスの
流速の低下が大幅に抑制される。The excimer gas flowing into the space 31b flows through the bypass 35 in the direction of the arrow 36b, and the space 3
It is returned to the inside of 1a. That is, since the bypass 35 is provided, the space 31b is moved by the movement of the piston 34.
There is no sudden increase in the pressure of the excimer gas that has flowed in, and thus the decrease in the flow velocity of the excimer gas that flows between the electrodes 32a and 32b is significantly suppressed.
【００３５】[0035]
【発明の効果】本発明によれば雨天時でも確実にレーザ
誘雷を実施できる。また、レーザ装置において、ブロア
ーが不要になるため、装置全体の小型化と消費電力の低
減化が図れる。According to the present invention, it is possible to reliably carry out laser-induced lightning even in rainy weather. Further, since a blower is not required in the laser device, it is possible to downsize the entire device and reduce power consumption.
【図１】本発明のレーザ誘雷装置の一実施例の構成の説
明図。FIG. 1 is an explanatory diagram of a configuration of an embodiment of a laser lightning strike device of the present invention.
【図２】本発明のレーザ誘雷装置におけるＣＯ2 レーザ
とＫｒＦエキシマレーザとの発振タイミングを示した説
明図。FIG. 2 is an explanatory diagram showing oscillation timings of a CO 2 laser and a KrF excimer laser in the laser lightning striker of the present invention.
【図３】本発明のレーザ誘雷装置における重ね合わされ
たレーザ光の断面図。FIG. 3 is a cross-sectional view of superposed laser beams in the laser lightning strike device of the present invention.
【図４】本発明のレーザ誘雷装置における重ね合わされ
たレーザ光の説明図。FIG. 4 is an explanatory diagram of laser light superimposed on each other in the laser lightning strike device of the present invention.
【図５】本発明のレーザ誘雷装置におけるＫｒＦエキシ
マレーザの増幅器のブロック図。FIG. 5 is a block diagram of an amplifier of a KrF excimer laser in the laser induced lightning strike device of the present invention.
【図６】本発明のレーザ誘雷装置に用いられるエキシマ
レーザの増幅器の断面図。FIG. 6 is a cross-sectional view of an excimer laser amplifier used in the laser lightning strike device of the present invention.
１…ＣＯ2 レーザ、２…ＫｒＦエキシマレーザ、２ａ…
発振器、２ｂ，３０…増幅器、３…制御装置、４ａ，４
ｃ…ＣＯ2 レーザ１からのレーザ光、４ｂ，４ｂ′，４
ｄ…ＫｒＦエキシマレーザ２からのレーザ光、５…集光
光学系、６…孔付き全反射鏡、７…全反射鏡、８…雷
雲、９…焦点、１０…避雷針、１１ａ，１１ｂ，１１ｃ
…信号線、１００…レーザ誘雷装置。1 ... CO 2 laser, 2 ... KrF excimer laser, 2a ...
Oscillator, 2b, 30 ... Amplifier, 3 ... Controller, 4a, 4
c ... Laser light from CO 2 laser 1, 4b, 4b ′, 4
d ... Laser light from KrF excimer laser 2, 5 ... Converging optical system, 6 ... Total reflection mirror with hole, 7 ... Total reflection mirror, 8 ... Thundercloud, 9 ... Focus, 10 ... Lightning rod, 11a, 11b, 11c
… Signal line, 100… Laser lightning striker.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小倉 聰 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Satoshi Ogura 7-1-1, Omika-cho, Hitachi-shi, Ibaraki Hitachi Ltd. Hitachi Research Laboratory
Claims (6)
Ｏ2 レーザのレーザ光とを重ね合わせて伝搬させること
を特徴とするレーザ誘雷装置。1. A laser beam of an excimer laser and C of continuous output.
A laser lightning striker characterized by propagating the laser light of an O 2 laser in an overlapping manner.
鏡により前記重ね合わせを行うレーザ誘雷装置。2. A laser lightning striker according to claim 1, wherein the superimposing is performed by a reflecting mirror having a hole in the center.
るエキシマレーザを用い、取り出されるレーザ光を可変
焦点距離の光学系に通すことを特徴とするレーザ誘雷装
置。3. A laser-induced lightning striker characterized in that an excimer laser comprising an oscillator and at least one amplifier is used, and the extracted laser light is passed through an optical system having a variable focal length.
容器を備え、前記容器間でレーザガスが移動でき、前記
容器の間か、あるいは一方の容器内に放電管を設け、前
記レーザガスの移動中に放電させることを特徴とするレ
ーザ誘雷装置。4. A plurality of containers, each of which can be set to an independent pressure, is provided, a laser gas can be moved between the containers, and a discharge tube is provided between the containers or in one of the containers so that the laser gas can be moved during the movement of the laser gas. A laser lightning striker characterized by being discharged.
が備えられ、前記ピストンの移動により移動させられた
前記レーザガスを放電させることを特徴とするレーザ誘
雷装置。5. A laser-induced lightning striker characterized in that a piston is provided in a container filled with laser gas, and the laser gas moved by the movement of the piston is discharged.
に設定できる複数の容器を備え、前記容器間でレーザガ
スが移動でき、前記容器の間か、あるいは一方の容器内
に放電管を設け、前記レーザガスが移動中に放電させる
レーザ誘雷装置。6. The apparatus according to claim 1, further comprising a plurality of containers capable of independently setting pressures, allowing a laser gas to move between the containers, and providing a discharge tube between the containers or in one of the containers. Laser-induced lightning device that discharges laser gas while it is moving.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17513093A JPH0729693A (en) | 1993-07-15 | 1993-07-15 | Laser lightning induction device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17513093A JPH0729693A (en) | 1993-07-15 | 1993-07-15 | Laser lightning induction device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0729693A true JPH0729693A (en) | 1995-01-31 |
Family
ID=15990817
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17513093A Pending JPH0729693A (en) | 1993-07-15 | 1993-07-15 | Laser lightning induction device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0729693A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6072684A (en) * | 1996-07-05 | 2000-06-06 | Commissariat A L'energie Atomique | Device and method for protecting a site against the direct impact of lightning |
| JP2010133861A (en) * | 2008-12-05 | 2010-06-17 | Japan Aerospace Exploration Agency | Aircraft on-board wind measurement lidar device |
-
1993
- 1993-07-15 JP JP17513093A patent/JPH0729693A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6072684A (en) * | 1996-07-05 | 2000-06-06 | Commissariat A L'energie Atomique | Device and method for protecting a site against the direct impact of lightning |
| JP2010133861A (en) * | 2008-12-05 | 2010-06-17 | Japan Aerospace Exploration Agency | Aircraft on-board wind measurement lidar device |
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