JPH0782915B2 - プラズマチャンネル発生装置 - Google Patents
プラズマチャンネル発生装置Info
- Publication number
- JPH0782915B2 JPH0782915B2 JP3008549A JP854991A JPH0782915B2 JP H0782915 B2 JPH0782915 B2 JP H0782915B2 JP 3008549 A JP3008549 A JP 3008549A JP 854991 A JP854991 A JP 854991A JP H0782915 B2 JPH0782915 B2 JP H0782915B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- concave mirror
- optical system
- plasma
- plasma channel
- laser light
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- Elimination Of Static Electricity (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、レーザ光を用いたプ
ラズマチャンネル発生装置に関し、例えば雷放電の誘導
装置として用いられる。
ラズマチャンネル発生装置に関し、例えば雷放電の誘導
装置として用いられる。
【０００２】
【従来の技術】パルスレーザを凹面鏡や凹レンズ等の光
学系で集光した場合、その強度が一定以上に強くなると
集光部分の大気中にプラズマチャンネルが発生すること
が従来から知られている。また、得られたプラズマチャ
ンネルは、導電性を有するので、そのチャンネルに沿っ
て雷放電を所定の方向に（例えば、避雷針に向けて）誘
導する方法、即ちレーザ誘雷法も知られている。
学系で集光した場合、その強度が一定以上に強くなると
集光部分の大気中にプラズマチャンネルが発生すること
が従来から知られている。また、得られたプラズマチャ
ンネルは、導電性を有するので、そのチャンネルに沿っ
て雷放電を所定の方向に（例えば、避雷針に向けて）誘
導する方法、即ちレーザ誘雷法も知られている。
【０００３】このレーザ誘雷法においては、雷放電を所
定距離、所定の方向に誘導する必要があるため、少ない
レーザ出力エネルギーで如何に長いプラズマチャンネル
を大気中に発生させるかということが重要な問題とな
る。
定距離、所定の方向に誘導する必要があるため、少ない
レーザ出力エネルギーで如何に長いプラズマチャンネル
を大気中に発生させるかということが重要な問題とな
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかるに、従来の方法
では、長いプラズマチャンネルを発生させるために、ｆ
／Ｄ（ｆは光学系の焦点距離、Ｄはレーザビームの直
径）の大きい光学系を用いて、集光部分の長さを長くす
る方法がとられてきたので、以下のような問題があっ
た。
では、長いプラズマチャンネルを発生させるために、ｆ
／Ｄ（ｆは光学系の焦点距離、Ｄはレーザビームの直
径）の大きい光学系を用いて、集光部分の長さを長くす
る方法がとられてきたので、以下のような問題があっ
た。
【０００５】（１）集光部分の直径が大きくなり、プラ
ズマチャンネルの発生が困難になる。
ズマチャンネルの発生が困難になる。
【０００６】（２）レーザの出力エネルギーを上げるな
どしてプラズマチャンネルを発生させたとしても、プラ
ズマチャンネルは途切れ途切れの不完全なチャンネルに
しかならず、誘雷のためのチャンネルとしては不適当で
ある。
どしてプラズマチャンネルを発生させたとしても、プラ
ズマチャンネルは途切れ途切れの不完全なチャンネルに
しかならず、誘雷のためのチャンネルとしては不適当で
ある。
【０００７】（３）焦点距離が同じであれば、レーザ出
力（ピーク強度）の平方根に比例してプラズマチャンネ
ルの長さが長くなる。即ち、プラズマチャンネル長の２
乗に比例してレーザ出力が増大することになるため、プ
ラズマの発生効率が悪い。
力（ピーク強度）の平方根に比例してプラズマチャンネ
ルの長さが長くなる。即ち、プラズマチャンネル長の２
乗に比例してレーザ出力が増大することになるため、プ
ラズマの発生効率が悪い。
【０００８】そこで、この発明はこれらの問題を解決し
たプラズマチャンネル発生装置を提供することを技術的
課題とする。
たプラズマチャンネル発生装置を提供することを技術的
課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、この発明は、レーザ光を集光させる凹面鏡、凸レ
ンズ等の光学系を備え、その光学系がその光軸上に連続
又は不連続の焦点を有し、その、光学系の焦点距離が光
学系の中心から半径方向に離れるに従って連続的に長く
なることを特徴とする構成としたのものである。
めに、この発明は、レーザ光を集光させる凹面鏡、凸レ
ンズ等の光学系を備え、その光学系がその光軸上に連続
又は不連続の焦点を有し、その、光学系の焦点距離が光
学系の中心から半径方向に離れるに従って連続的に長く
なることを特徴とする構成としたのものである。
【００１０】
【作用】上記構成のプラズマチャンネル発生装置は、光
学系の中心に近い部分を経たレーザ光は光軸上の比較的
近い部分に集光され、半径方向に遠い部分を経たレーザ
光は光軸上の比較的遠い部分に集光される。
学系の中心に近い部分を経たレーザ光は光軸上の比較的
近い部分に集光され、半径方向に遠い部分を経たレーザ
光は光軸上の比較的遠い部分に集光される。
【００１１】光学系が連続した焦点を有する場合は、最
も近い焦点から最も遠い焦点にわたりレーザの集光強度
はほぼ一様となり、連続したプラズマチャンネルを発生
させる。
も近い焦点から最も遠い焦点にわたりレーザの集光強度
はほぼ一様となり、連続したプラズマチャンネルを発生
させる。
【００１２】また、光学系が不連続な焦点を有する場合
は、複数個所に集光され、各集光部でプラズマが発生
し、発生したプラズマは集光部分から前方（光学系の方
向）に成長する。各焦点の間隔をプラズマの成長距離の
範囲内にあるように設定しておくことにより、成長した
プラズマはその前方のプラズマの後部に接続一体化さ
れ、一連のプラズマチャンネルを発生させる。
は、複数個所に集光され、各集光部でプラズマが発生
し、発生したプラズマは集光部分から前方（光学系の方
向）に成長する。各焦点の間隔をプラズマの成長距離の
範囲内にあるように設定しておくことにより、成長した
プラズマはその前方のプラズマの後部に接続一体化さ
れ、一連のプラズマチャンネルを発生させる。
【００１３】なお、焦点距離の関係を上述とは逆に設定
した場合、即ち光学系の中心に近い部分の焦点距離が、
中心から遠い部分の焦点距離より長い場合は、光学系に
より近い位置で発生したプラズマがそれより遠い位置に
集光せんとするレーザ光を吸収するため、プラズマチャ
ンネルは発生しない。
した場合、即ち光学系の中心に近い部分の焦点距離が、
中心から遠い部分の焦点距離より長い場合は、光学系に
より近い位置で発生したプラズマがそれより遠い位置に
集光せんとするレーザ光を吸収するため、プラズマチャ
ンネルは発生しない。
【００１４】しかし、前述のこの発明のような関係に設
定しておくと、光学系の中心に近い部分を経たレーザ光
は光学系に近い位置に集光し、光学系の中心から遠い部
分を経たレーザ光は、光学系からより遠い位置に集光す
るため、光学系に近い位置で発生するプラズマの影響を
受けることなく遠方に集光し、その位置でプラズマチャ
ンネルを発生させることができる。
定しておくと、光学系の中心に近い部分を経たレーザ光
は光学系に近い位置に集光し、光学系の中心から遠い部
分を経たレーザ光は、光学系からより遠い位置に集光す
るため、光学系に近い位置で発生するプラズマの影響を
受けることなく遠方に集光し、その位置でプラズマチャ
ンネルを発生させることができる。
【００１５】
【実施例】図１に示した実施例は、凹面鏡１の焦点ｆ1
〜ｆn が光軸２上に連続的に存在するものであり、凹面
鏡１の光軸２から半径方向に近い部分（中心部分）で反
射したレーザ光３は凹面鏡１に近い光軸２上に焦点を結
び、半径方向に遠い部分（外周部分）で反射したレーザ
光３は凹面鏡１から遠い光軸２上に焦点を結ぶ。
〜ｆn が光軸２上に連続的に存在するものであり、凹面
鏡１の光軸２から半径方向に近い部分（中心部分）で反
射したレーザ光３は凹面鏡１に近い光軸２上に焦点を結
び、半径方向に遠い部分（外周部分）で反射したレーザ
光３は凹面鏡１から遠い光軸２上に焦点を結ぶ。
【００１６】このような、焦点距離をもった凹面鏡１の
曲面の形状は、その曲面の半径方向に沿った曲線の関数
ｆ（ｒ）が
曲面の形状は、その曲面の半径方向に沿った曲線の関数
ｆ（ｒ）が
【００１７】
【数１】
【００１８】但し、ｒ は凹面鏡の中心からの距離α、
βは焦点距離に関する正の定数により表される。
βは焦点距離に関する正の定数により表される。
【００１９】上記の凹面鏡１に光軸２に平行なレーザ光
３を入射させると、凹面鏡１の中心に近い部分に入射し
たレーザ光３は凹面鏡１に近い光軸２上に集光され、ま
た中心から遠い部分に入射したレーザ光３は、凹面鏡１
から遠い光軸２上に集光される。集光部分のレーザ光の
強度分布は、ｆ1 〜ｆn にわたりほぼ均一であり、レー
ザ光の強度が一定以上に大きくなるとその全体にわたっ
てプラズマチャンネル４が発生する。
３を入射させると、凹面鏡１の中心に近い部分に入射し
たレーザ光３は凹面鏡１に近い光軸２上に集光され、ま
た中心から遠い部分に入射したレーザ光３は、凹面鏡１
から遠い光軸２上に集光される。集光部分のレーザ光の
強度分布は、ｆ1 〜ｆn にわたりほぼ均一であり、レー
ザ光の強度が一定以上に大きくなるとその全体にわたっ
てプラズマチャンネル４が発生する。
【００２０】なお、上記の実施例は、入射するレーザ光
３が光軸２に平行であり、従って、レーザ発振器をその
光軸１上に設置しなければならない不便がある。
３が光軸２に平行であり、従って、レーザ発振器をその
光軸１上に設置しなければならない不便がある。
【００２１】このような不便を避けるために、図２に示
すように、凹面鏡１を傾け、いわゆる軸はずしで使用す
る方法もある。但し、この場合は前記の式（１）は修正
される。
すように、凹面鏡１を傾け、いわゆる軸はずしで使用す
る方法もある。但し、この場合は前記の式（１）は修正
される。
【００２２】次に、図３に示す実施例は、中心部分の内
側凹面鏡１ａとそのまわりに嵌合一体化される環状の外
側凹面鏡１ｂの二種類の凹面鏡の組合せにより複合凹面
鏡を構成したものである。両方の凹面鏡１ａ、１ｂは同
じ光軸２上に焦点ｆ1 、ｆ2 を有し、かつ内側凹面鏡１
ａの焦点ｆ1 の焦点距離は、外側凹面鏡１ｂの焦点ｆ2
の焦点距離よりも小である。
側凹面鏡１ａとそのまわりに嵌合一体化される環状の外
側凹面鏡１ｂの二種類の凹面鏡の組合せにより複合凹面
鏡を構成したものである。両方の凹面鏡１ａ、１ｂは同
じ光軸２上に焦点ｆ1 、ｆ2 を有し、かつ内側凹面鏡１
ａの焦点ｆ1 の焦点距離は、外側凹面鏡１ｂの焦点ｆ2
の焦点距離よりも小である。
【００２３】従って、レーザ光３は焦点ｆ1 、ｆ2 の部
分に集光され、その部分にプラズマを発生させる。発生
したプラズマはそれぞれ前方に向かって成長し、後部の
焦点ｆ2 で発生したプラズマは前方の焦点ｆ1 で発生し
たプラズマに接続一体化され、１つの連続したプラズマ
チャンネル４を構成する。
分に集光され、その部分にプラズマを発生させる。発生
したプラズマはそれぞれ前方に向かって成長し、後部の
焦点ｆ2 で発生したプラズマは前方の焦点ｆ1 で発生し
たプラズマに接続一体化され、１つの連続したプラズマ
チャンネル４を構成する。
【００２４】なお、上記の場合は、内側凹面鏡１ａと外
側凹面鏡１ｂとを別部材とし、これを組合わせて一つの
凹面鏡を構成しているが、図４の実施例のように、上記
と同様の焦点距離をもった内側凹面鏡部１ａ′と外側凹
面鏡物品１ｂ′とを一体に成形しても同様の作用があ
る。
側凹面鏡１ｂとを別部材とし、これを組合わせて一つの
凹面鏡を構成しているが、図４の実施例のように、上記
と同様の焦点距離をもった内側凹面鏡部１ａ′と外側凹
面鏡物品１ｂ′とを一体に成形しても同様の作用があ
る。
【００２５】また、図３及び図４のいずれの場合も、図
２のような軸はずしで用いることもできる。更に、図１
から図４のいずれの場合も、凹面鏡に代えて凸レンズを
用いることができる。
２のような軸はずしで用いることもできる。更に、図１
から図４のいずれの場合も、凹面鏡に代えて凸レンズを
用いることができる。
【００２６】〔実験結果〕図３に示す実施例の凹面鏡を
用いた場合と、従来例とを比較した実験結果は表１のと
おりである。
用いた場合と、従来例とを比較した実験結果は表１のと
おりである。
【００２７】
【表１】
【００２８】
【発明の効果】以上のように、この発明は、光軸上の連
続した焦点又は不連続な焦点に、相互の影響をもたらす
ことなくレーザ光を集光させることができるので、従来
のごとく単一の焦点しか持たない光学系を使用する場合
に比べ、長いプラズマチャンネルを効率よく発生させる
ことができる。
続した焦点又は不連続な焦点に、相互の影響をもたらす
ことなくレーザ光を集光させることができるので、従来
のごとく単一の焦点しか持たない光学系を使用する場合
に比べ、長いプラズマチャンネルを効率よく発生させる
ことができる。
【図１】実施例の断面図
【図２】実施例の断面図
【図３】実施例の断面図
【図４】実施例の断面図
１ 凹面鏡 １ａ 内側凹面鏡 １ｂ 外側凹面鏡 １ａ′ 内側凹面鏡部 １ｂ′ 外側凹面鏡部 ２ 光軸 ３ レーザ光 ４ プラズマチャンネル
Claims (1)
- 【請求項１】 レーザ光を集光させる凹面鏡、凸レンズ
等の光学系を備え、その光学系がその光軸上に連続又は
不連続の焦点を有し、その光学系の焦点距離が光学系の
中心から半径方向に離れるに従って長くなることを特徴
とするプラズマチャンネル発生装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3008549A JPH0782915B2 (ja) | 1991-01-28 | 1991-01-28 | プラズマチャンネル発生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3008549A JPH0782915B2 (ja) | 1991-01-28 | 1991-01-28 | プラズマチャンネル発生装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04253200A JPH04253200A (ja) | 1992-09-08 |
| JPH0782915B2 true JPH0782915B2 (ja) | 1995-09-06 |
Family
ID=11696218
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3008549A Expired - Fee Related JPH0782915B2 (ja) | 1991-01-28 | 1991-01-28 | プラズマチャンネル発生装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0782915B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101285717B1 (ko) * | 2011-05-12 | 2013-07-12 | 한국기계연구원 | 극초단 펄스 레이저를 응용한 고종횡비 미세 형상 가공 장치 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61200851A (ja) * | 1985-03-04 | 1986-09-05 | Akinobu Yoshizawa | 微粒子製造装置 |
-
1991
- 1991-01-28 JP JP3008549A patent/JPH0782915B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04253200A (ja) | 1992-09-08 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
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| R250 | Receipt of annual fees |
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| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |