WO2017002427A1 - 電磁パルス照射方法及び電磁パルス照射システム - Google Patents

電磁パルス照射方法及び電磁パルス照射システム Download PDF

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laser
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condensing
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伸吾 西方
能克 黒田
博 池淵
浩一 濱本
朋也 森岡
敦司 落合
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三菱重工業株式会社
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    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma

Definitions

  • Electronic devices may not operate normally when receiving strong electromagnetic pulses, and may be destroyed in some cases.
  • An EMP (electromagnetic pulse) weapon utilizes such a phenomenon, and generates a strong electromagnetic pulse by some method and irradiates a target to disturb or destroy the operation of an electronic device.
  • EMP weapons can be broadly classified into two types: those that irradiate targets with electromagnetic pulses remotely, and those that irradiate targets with electromagnetic pulses near the target.
  • An EMP weapon that remotely irradiates a target with an electromagnetic pulse is installed on the ground or mounted and operated on a large moving body such as a vehicle or a ship.
  • an EMP weapon that irradiates a target with an electromagnetic pulse from the vicinity of the target is dropped from an aircraft or the like, or flies by itself and approaches the target.
  • EMP weapons that remotely irradiate targets with electromagnetic pulses are less susceptible to size and weight constraints and can easily generate high-power electromagnetic pulses.
  • EMP weapons since such an EMP weapon irradiates a target located at a long distance with an electromagnetic pulse, it spreads while the electromagnetic pulse propagates. As a result, the intensity of the electromagnetic pulse may be reduced and a desired result may not be obtained. Also, spreading of electromagnetic pulses can affect a wide area around the target, which may be undesirable.
  • a plurality of condensing points are set according to the position of the target at a certain temporary point, and laser light is condensed on each of the plurality of condensing points. Good.
  • the step of setting the condensing point includes the step of setting a trajectory according to the position of the target at a certain temporary point, and the step of setting a plurality of condensing points on the trajectory, Laser light may be sequentially collected at each of the condensing points.
  • the laser light is preferably generated by a pulse laser that performs pulse oscillation.
  • the electromagnetic pulse irradiation system includes a target detection device that specifies a position of a target including an electronic device, and sets a condensing point according to the position of the target.
  • the laser system may include a plurality of laser devices each generating laser light, and a beam of laser light generated by each of the plurality of laser devices may be collected at a condensing point.
  • the laser system sets a trajectory according to the position of the target at a certain temporary point, sets a plurality of condensing points on the trajectory, and sequentially applies laser light to each of the set condensing points. May be configured to collect light.
  • the laser system may set the condensing point near the position of the target and at a position different from the position of the target.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram showing an example of an electromagnetic pulse irradiation system 1 according to a first embodiment of the present invention.
  • the electromagnetic pulse irradiation system 1 of this embodiment irradiates the target 2 with an electromagnetic pulse when it is determined that the target 2 equipped with an electronic device approaches the protection target 3 and becomes a threat to the protection target 3. This is to neutralize the target 2.
  • Examples of the target 2 include flying objects such as aircraft and missiles.
  • the electromagnetic pulse irradiation system 1 of the present embodiment condenses the laser beam 5 on the target 2 and the condensing point 4 set in the vicinity thereof, thereby causing the plasma 6 at the condensing point 4.
  • the target 2 is irradiated with an electromagnetic pulse generated as the plasma 6 is generated.
  • reference numeral 7 indicates a region where an electromagnetic pulse having a sufficient intensity for neutralizing the target 2 is generated.
  • FIG. 2 is a block diagram showing an example of the configuration of the electromagnetic pulse irradiation system 1 in the present embodiment.
  • the electromagnetic pulse irradiation system 1 of the present embodiment includes a target detection device 10 and a laser system 20.
  • the target object detection apparatus 10 is an apparatus that searches for the target object 2 and identifies its position. When the target object detection device 10 detects the target object 2, the target object detection apparatus 10 transmits information related to the target object 2, for example, target object detection information indicating the position, speed, altitude, and the like to the laser system 20.
  • a laser radar can be used as the target object detection device 10.
  • the laser system 20 sets a condensing point 4 at or near the target 2, and further collects laser light 5 at the set condensing point 4. It is configured to shine.
  • the laser system 20 includes an interface 21, a laser device 22, a drive mechanism 23, and a control unit 24.
  • the interface 21 receives the target detection information from the target detection device 10 and transfers it to the control unit 24.
  • the laser device 22 generates laser light 5.
  • the laser device 22 is configured as a pulse laser that performs pulse oscillation, and the generated laser light 5 is pulse laser light.
  • the reason why the pulse laser is used as the laser device 22 is to facilitate the generation of plasma at the focal point 4, that is, the generation of electromagnetic pulses.
  • the electromagnetic pulse irradiation system 1 of the present embodiment employs a configuration in which the plasma 6 is generated at the condensing point 4 and the target 2 is irradiated with the electromagnetic pulse generated as the plasma 6 is generated. Yes.
  • the electric field intensity at the condensing point 4 may be increased more than the breakdown electric field intensity in the atmosphere.
  • the pulse laser is suitable for increasing the peak output of the laser beam, that is, the instantaneous electric field strength. Therefore, it is preferable to use the pulse laser as the laser device 22 for generating plasma.
  • the laser device 22 for example, a rod laser that generates pulsed laser light having a laser wavelength of 1.06 ⁇ m, a pulse width of 10 ns, and a pulse energy of 0.1 J may be used.
  • a laser that performs continuous wave oscillation may be used as the laser device 22 as long as plasma can be generated. In this case, continuous wave laser light is generated as laser light 5.
  • the drive mechanism 23 is a mechanism for driving the laser device 22 to direct the direction of the optical axis of the laser device 22 (that is, the direction in which the laser light 5 is emitted) in a desired direction.
  • the drive mechanism 23 gives the elevation angle (angle between the horizontal plane and the optical axis) and the turning angle (angle between the predetermined direction on the horizontal plane and the projection of the optical axis onto the horizontal plane) of the laser device 22 from the control unit 24.
  • the direction of the laser device 22 is controlled so as to obtain the command value.
  • the control unit 24 controls the laser device 22 and the drive mechanism 23 so that the laser beam 5 is focused on the focusing point 4 at a desired position. Specifically, the control unit 24 sets the position of the condensing point 4 according to the target detection information received from the target detection device 10. The control unit 24 further controls the drive mechanism 23 so that the laser beam 5 is emitted toward the condensing point 4 (that is, the optical axis of the laser device 22 passes through the condensing point 4). The focal length of the laser device 22 (the focal length of the optical system of the laser device 22) is adjusted so that the laser light 5 is condensed at the condensing point 4.
  • FIG. 3 is a flowchart showing an example of the operation of the electromagnetic pulse irradiation system 1 of the present embodiment.
  • the target object detection device 10 searches for the target object 2 in a predetermined alert area (for example, an area including the protection target 3). (Step S01).
  • the target object detection device 10 detects the target object 2 by searching, the target object detection device 10 transmits information related to the target object 2, for example, target object detection information indicating a position, a speed, and the like to the laser system 20.
  • the laser beam 5 is emitted so as to be condensed at the condensing point 4 (step S03). Specifically, the direction of the optical axis of the laser device 22 is adjusted by the drive mechanism 23 so that the laser beam 5 passes through the condensing point 4, and the focal length of the laser device 22 is further adjusted. When the adjustment of the direction of the optical axis and the focal length of the laser device 22 is completed, the laser device 22 emits the laser light 5 under the control of the control unit 24.
  • FIG. 4 is a diagram conceptually showing the generation of an electromagnetic pulse using the laser beam 5.
  • the laser beam 5 is condensed at the condensing point 4 (FIG. 4 (1)), and when the electric field strength exceeds the atmospheric breakdown electric field strength at the condensing point 4, the light is condensed.
  • Plasma 6 is generated at point 4 (FIG. 4 (2)).
  • EMP electromagnetic pulse
  • EMP electromagnetic pulse
  • symbol 7 has shown the area
  • the search for the target 2 is continued as long as the electromagnetic pulse irradiation system 1 is in operation. Each time the target 2 is detected, the position of the focusing point 4 is set and the laser beam 5 is emitted. Is called.
  • One of the advantages of the electromagnetic pulse irradiation system 1 of the present embodiment is that the diffusion of electromagnetic pulses can be suppressed. Since the laser beam 5 has high straightness, no diffusion problem occurs in the laser beam 5. Since the electromagnetic pulse is generated in the vicinity of the target 2 by the laser beam 5 having such a property, the electromagnetic pulse irradiation system 1 of the present embodiment can suppress the diffusion of the electromagnetic pulse.
  • the electromagnetic pulse irradiation system 1 of the present embodiment is suitable for generating high-power electromagnetic pulses.
  • the laser device 22 that generates the laser light 5 may be away from the target 2, so that a high-power laser device 22 can be used.
  • the electromagnetic pulse irradiation system 1 of the present embodiment can generate a high-power electromagnetic pulse.
  • FIG. 6 is a block diagram showing an example of the configuration of the electromagnetic pulse irradiation system 1A of the second embodiment.
  • the electromagnetic pulse irradiation system 1 ⁇ / b> A of the present embodiment includes a target detection device 10 and a laser system 30.
  • the target object searching device 10 searches for the target object 2 and detects the target object 2 by searching
  • the target object detecting apparatus 10 transmits information related to the target object 2, for example, target object detection information indicating a position, a speed, and the like to the laser system 20.
  • a laser radar can be used as the target object detection device 10.
  • the laser system 30 is configured to set a condensing point 4 in accordance with the target detection information received from the target detecting device 10, and further condense the laser light 5 on the set condensing point 4. .
  • the laser system 30 includes a laser irradiation control device 31 and subsystems 20A to 20C.
  • the laser irradiation control device 31 sets the position of the condensing point 4 in accordance with the target detection information received from the target detecting device 10, and further, sets the condensing point 4 of each of the subsystems 20A to 20C.
  • a laser irradiation command for instructing to emit the laser beam 5 is transmitted so that the laser beam 5 is condensed at the position.
  • each of the subsystems 20A to 20C has the same configuration as that of the laser system 20 of the first embodiment. More specifically, each of the subsystems 20A to 20C includes an interface 21, a laser device 22, a drive mechanism 23, and a control unit 24.
  • the interface 21 receives a laser irradiation command from the laser irradiation control device 31 and transfers it to the control unit 24.
  • the laser device 22 generates a laser beam 5 that is focused on the focusing point 4.
  • the laser device 22 is configured as a pulse laser that performs pulse oscillation.
  • the drive mechanism 23 drives the laser device 22 to direct the direction of the optical axis of the laser device 22 (that is, the direction in which the laser light 5 is emitted) in a desired direction.
  • the control unit 24 controls the laser device 22 and the drive mechanism 23 so that the laser beam 5 is condensed at the condensing point 4 at the position instructed by the laser irradiation command.
  • the control unit 24 controls the drive mechanism 23 so that the optical axis of the laser device 22 is directed in the direction in which the laser light 5 passes through the condensing point 4, and further adjusts the focal length of the laser device 22.
  • the operation of the electromagnetic pulse irradiation system 1A of the second embodiment is the same as that of the first embodiment except that the laser light 5 emitted from each of the plurality of laser devices 22 is condensed on the condensing point 4.
  • the operation is the same as that of the electromagnetic pulse irradiation system 1.
  • the target object search device 10 searches for the target object 2 in a predetermined alert area (for example, an area including the protection target 3), and the target object 2 is detected by the search, the target object is detected. Detection information is transmitted from the target object detection device 10 to the laser system 30.
  • a predetermined alert area for example, an area including the protection target 3
  • the position of the condensing point 4 is set by the laser irradiation control device 31.
  • the position of the condensing point 4 is set based on the target detection information. In one embodiment, the position of the condensing point 4 may be set at or near the position of the target 2 described in the target detection information. In another embodiment, the target described in the target detection information.
  • the predicted position of the target object 2 at the time when the laser beam 5 is emitted based on the position and speed of the object 2 may be calculated, and the position of the condensing point 4 may be set at or near the calculated predicted position.
  • the laser irradiation control device 31 transmits a laser irradiation command for instructing each of the subsystems 20A to 20C to emit the laser beam 5 so that the laser beam 5 is condensed at the set condensing point 4. .
  • the laser beam 5 is condensed at the condensing point 4 (FIG. 7 (1)), and when the electric field strength exceeds the atmospheric breakdown field strength at the condensing point 4, the light is condensed.
  • Plasma 6 is generated at point 4 (FIG. 7 (2)).
  • EMP electromagnetic pulse
  • FIG. 7 (3) When the plasma 6 is generated, an electromagnetic pulse (EMP) is generated by the vibration of charged particles in the plasma 6 (FIG. 7 (3)).
  • EMP electromagnetic pulse
  • FIG. 7 (4) When a sufficiently strong electromagnetic pulse is applied to an electronic device mounted on the target 2, the electronic device can malfunction or be damaged (FIG. 7 (4)).
  • the electromagnetic pulse irradiation system 1A of the second embodiment can also irradiate the target 2 with a high output electromagnetic pulse while suppressing the diffusion of the electromagnetic pulse. .
  • the electromagnetic pulse irradiation system 1A of the second embodiment for condensing the laser light 5 generated by the plurality of laser devices 22 at the condensing point 4 is suitable for downsizing of the individual laser devices 22. Since the electromagnetic pulse irradiation system 1A of the present embodiment uses a plurality of laser devices 22, the output of each laser beam 5 can be reduced. This means that each laser device 22 can be downsized. By downsizing the individual laser devices 22, each of the subsystems 20A to 20C can be mounted on a moving body (for example, a vehicle or a ship), which contributes to improvement in operability.
  • a moving body for example, a vehicle or a ship
  • the electromagnetic pulse irradiation system 1A of the second embodiment is suitable for increasing the output of electromagnetic pulses.
  • the electromagnetic pulse irradiation system 1 ⁇ / b> A of the present embodiment using a plurality of laser devices 22 increases the number of laser devices 22 or increases the output of each laser device 22, thereby easily generating a large output of electromagnetic pulses.
  • the position of the condensing point 4 set here does not need to coincide with the position of the target 2 (or the predicted position at the time when the laser beam 5 is emitted).
  • the electromagnetic pulse irradiation system (1, 1A) of the present embodiment generates a plasma using the laser beam 5 and irradiates the electronic device of the target 2 with the electromagnetic pulse generated along with the generation of the plasma. 5 does not need to hit the target 2 directly. Rather, in order to generate plasma due to atmospheric breakdown, the condensing point 4 is set near the position (or predicted position) of the target 2 and different from the position (or predicted position) of the target. May be. On the other hand, since the generation of plasma can be expected even when the laser beam 5 hits the target 2 directly, the condensing point 4 may be set at the same position as the position (or predicted position) of the target 2. .
  • a plurality of condensing points 4 may be set according to the position of the target 2.
  • the tolerance of the target 2 to the electromagnetic pulse varies depending on the direction in which the electromagnetic pulse is incident.
  • some types of targets 2 are vulnerable to the incidence of electromagnetic pulses from the front because they have a radar in front, and other types of targets 2 have nozzles at the rear. Therefore, it may be vulnerable to the incidence of electromagnetic pulses from the rear.
  • a plurality of condensing points 4 are set at different positions with respect to the target 2 at a certain position (or predicted position) to collect light. It is preferable that the laser beam 5 is focused on each of the points 4 to generate plasma (that is, generate an electromagnetic pulse). More precisely, when the position (or predicted position) of the target 2 at a certain temporary point is specified, the plurality of condensing points 4 are set at different positions with respect to the position (or predicted position) of the target 2. It is preferable to set.
  • the configuration in which the electromagnetic pulse irradiation system includes a plurality of laser devices 22 is configured such that laser beams are simultaneously applied to a plurality of condensing points 4. It is suitable for condensing 5 and generating plasma.
  • the plurality of laser devices 22 may condense the laser beams 5 on the corresponding condensing points 4 respectively. .
  • the number of the laser devices 22 is larger than the number of the condensing points 4 to be set, at least one condensing point 4 among the plurality of condensing points 4 (most preferably, the The laser light 5 generated by each of the plurality of laser devices 22 may be collected on each of the plurality of condensing points 4.
  • the laser beam 5 may be sequentially collected, and plasma may be sequentially generated (that is, an electromagnetic pulse is generated).
  • a trajectory 8 is set according to the position of the target 2, and a plurality of the trajectories 8 are set on the trajectory.
  • the condensing points 4 may be set sequentially, and the laser light 5 may be condensed on each of the condensing points 4 set sequentially.

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Abstract

電磁パルス照射方法が、電子機器を備えた目標物の位置を特定するステップと、目標物の位置に応じて集光点を設定するステップと、集光点にレーザ光を集光して集光点においてプラズマを発生し、プラズマから生じた電磁パルスを電子機器に照射するステップとを具備する。こうして、電磁パルスの拡散を抑制しながら、大出力の電磁パルスを照射できる電磁パルス照射方法及びシステムを実現する。

Description

電磁パルス照射方法及び電磁パルス照射システム
　本発明は、電磁パルス照射方法及び電磁パルス照射システムに関する。
　電子機器は、強力な電磁パルスを受けると、正常に動作せず、場合によっては破壊してしまうことがある。ＥＭＰ（electromagnetic pulse）兵器は、このような現象を利用するものであり、何らかの方法によって強力な電磁パルスを発生し、目標物に照射することで電子機器の動作を妨害し、又は破壊する。
　ＥＭＰ兵器は、電磁パルスを遠隔から目標物に照射するものと、目標物に接近して目標物の近傍から電磁パルスを目標物に照射するものの２種類に大別される。電磁パルスを遠隔から目標物に照射するＥＭＰ兵器は、地上に設置され、又は、車両、艦船等の大型の移動体に搭載されて運用される。一方、目標物の近傍から電磁パルスを目標物に照射するＥＭＰ兵器は、航空機等から投下され、又は自力で飛行して目標物に接近する。
　しかしながら、発明者の検討によれば、これらのいずれのＥＭＰ兵器にも、克服すべき課題がある。電磁パルスを遠隔から目標物に照射するＥＭＰ兵器は、大きさや重量の制約を受けにくく、大出力の電磁パルスの発生を実現しやすい。その一方で、このようなＥＭＰ兵器は、遠距離に位置する目標物に電磁パルスを照射するため、電磁パルスが伝搬するうちに拡散してしまう。その結果、電磁パルスの強度が低下し、所望の成果が得られないことが生じ得る。また、電磁パルスが拡散すると、目標物の周辺の広い範囲に影響を及ぼすことがあり、これは、好ましくない場合がある。一方、目標物の近傍から電磁パルスを目標物に照射するＥＭＰ兵器は、航空機等で携行され、又は自力で飛行する必要があるので、大きさや重量の制約がある。これは、大出力の電磁パルスの発生が困難であることを意味している。
　レーザを兵器として利用する研究は米国で実用化段階になったことが報じられており、無人のドローンをレーザ照射による撃墜する動画が公開されている。撃墜対象が有人の航空機の場合には、パイロットの人命を奪うことになるが、防衛上は航空機の電子機器に異常を来たして作戦を継続できない状態にすれば十分であり、撃墜までは要求されない場合もある。
　このような背景から、電磁パルスの拡散を抑制しながら、大出力の電磁パルスを照射できる電磁パルス照射方法及びシステムの実現が求められている。
　なお、本発明に関連し得る技術として、特開第２００７－２０６５８８号公報は、レーザビームを集光してプラズマを発生させ、そのプラズマから発行する可視光により文字、画像等の可視像を空中に描く空中可視像形成装置を開示している。
特開２００７－２０６５８８号公報
　したがって、本発明の目的の一つは、電磁パルスの拡散を抑制しながら、大出力の電磁パルスを照射できる電磁パルス照射方法及びシステムを実現することにある。
　本発明の他の目的及び新規な特徴は、本明細書及び図面の開示から理解されるであろう。
　本発明の一の観点では、電磁パルス照射方法が、電子機器を備えた目標物の位置を特定するステップと、目標物の位置に応じて集光点を設定するステップと、集光点にレーザ光を集光して集光点においてプラズマを発生し、プラズマから生じた電磁パルスを電子機器に照射するステップとを具備する。
　一実施形態では、集光点に、複数のレーザ装置のそれぞれによって発生されたレーザ光のビームが集光される。
　一実施形態では、集光点を設定するステップにおいて、ある一時点における目標物の位置に応じて複数の集光点が設定され、複数の集光点のそれぞれにレーザ光が集光されてもよい。
　一実施形態では、集光点を設定するステップが、ある一時点における目標物の位置に応じて軌道を設定するステップと、軌道上に複数の集光点を設定するステップとを含み、複数の集光点のそれぞれにレーザ光が逐次に集光されてもよい。
　一実施形態では、集光点は、目標物の位置の近傍であって目標物の位置と異なる位置に設定されてもよい。
　レーザ光は、パルス発振を行うパルスレーザによって発生されることが好ましい。
　本発明の他の観点では、電磁パルス照射システムが、電子機器を備えた目標物の位置を特定する目標物探知装置と、目標物の位置に応じて集光点を設定し、集光点にレーザ光を集光して集光点においてプラズマを発生し、プラズマから生じた電磁パルスを電子機器に照射するレーザシステムとを具備する。
　一実施形態では、レーザシステムが、それぞれがレーザ光を生成する複数のレーザ装置を具備し、集光点に複数のレーザ装置のそれぞれによって発生されたレーザ光のビームが集光されてもよい。
　一実施形態では、レーザシステムは、ある一時点における目標物の位置に応じて複数の集光点を設定し、複数の集光点のそれぞれにレーザ光を集光するように構成されてもよい。
　一実施形態では、レーザシステムは、ある一時点における目標物の位置に応じて軌道を設定し、軌道上に複数の集光点を設定し、設定された集光点のそれぞれに逐次にレーザ光を集光するように構成されてもよい。
　一実施形態では、レーザシステムは、集光点を、目標物の位置の近傍であって目標物の位置と異なる位置に設定してもよい。
　レーザシステムは、レーザ光をパルス発振を行うパルスレーザによって発生することが好ましい。
　本発明によれば、電磁パルスの拡散を抑制しながら、大出力の電磁パルスを照射できる電磁パルス照射方法及びシステムを実現することができる。
第１の実施形態の電磁パルス照射システムの例を示す概念図である。 第１の実施形態における電磁パルス照射システムの構成の一例を示すブロック図である。 第１の実施形態の電磁パルス照射システムの動作の一例を示すフローチャートである。 第１の実施形態におけるレーザ光を用いた電磁パルスの発生を概念的に示す図である。 第２の実施形態の電磁パルス照射システムの例を示す概念図である。 第２の実施形態の電磁パルス照射システムの構成の例を示すブロック図である。 第２の実施形態におけるレーザ光を用いた電磁パルスの発生を概念的に示す図である。 集光点の設定の一例を示す概念図である。 集光点の設定の他の例を示す概念図である。
　[第１の実施形態]
　図１は、本発明の第１の実施形態の電磁パルス照射システム１の例を示す概念図である。本実施形態の電磁パルス照射システム１は、電子機器を搭載した目標物２が防護対象３に接近し、防護対象３の脅威となると判断される場合に、目標物２に電磁パルスを照射して目標物２を無力化するためのものである。目標物２としては、例えば、航空機やミサイル等の飛翔体が挙げられる。以下で詳細に述べられるように、本実施形態の電磁パルス照射システム１は、目標物２及びその近傍に設定した集光点４にレーザ光５を集光することで集光点４においてプラズマ６を生成し、プラズマ６の生成に伴って発生する電磁パルスを目標物２に照射する構成を採用している。図１において符号７は、目標物２を無力化するために十分な強度の電磁パルスが発生している領域を示している。
　図２は、本実施形態における電磁パルス照射システム１の構成の一例を示すブロック図である。本実施形態の電磁パルス照射システム１は、目標物探知装置１０と、レーザシステム２０とを備えている。目標物探知装置１０は、目標物２を捜索し、その位置を特定する装置である。目標物探知装置１０は、目標物２を探知した場合、目標物２に関する情報例えば、位置、速度、高度等を示す目標物探知情報をレーザシステム２０に送信する。例えば、レーザレーダが目標物探知装置１０として用いられ得る。
　レーザシステム２０は、目標物探知装置１０から受け取った目標物探知情報に応答して目標物２又はその近傍に集光点４を設定し、更に、設定した集光点４にレーザ光５を集光するように構成されている。詳細には、レーザシステム２０は、インターフェース２１、レーザ装置２２、駆動機構２３と、制御部２４とを備えている。
　インターフェース２１は、目標物探知装置１０から目標物探知情報を受けとって制御部２４に転送する。
　レーザ装置２２は、レーザ光５を発生する。本実施形態では、レーザ装置２２は、パルス発振を行うパルスレーザとして構成されており、発生されるレーザ光５は、パルスレーザ光である。レーザ装置２２としてパルスレーザが用いられるのは、集光点４におけるプラズマの発生、即ち、電磁パルスの発生を容易化するためである。上述のように、本実施形態の電磁パルス照射システム１は、集光点４においてプラズマ６を生成し、プラズマ６の生成に伴って発生する電磁パルスを目標物２に照射する構成を採用している。集光点４においてプラズマ６を生成するためには、集光点４における電界強度を大気の絶縁破壊電界強度よりも増大すればよい。パルスレーザは、レーザ光のピーク出力、即ち、瞬間的な電界強度の増大に適しており、よって、プラズマの発生のためには、レーザ装置２２としてパルスレーザを用いることが好ましい。レーザ装置２２としては、例えば、レーザ波長が１．０６μｍ、パルス幅が１０ｎｓ、パルスエネルギーが０．１Ｊのパルスレーザ光を発生するロッドレーザが用いられ得る。なお、プラズマが発生可能であれば、レーザ装置２２として連続波発振を行うレーザを用いてもよい。この場合、連続波レーザ光がレーザ光５として発生される。
　駆動機構２３は、レーザ装置２２を駆動してレーザ装置２２の光軸の方向（即ち、レーザ光５が出射される方向）を所望の向きに向けるための機構である。駆動機構２３は、レーザ装置２２の仰俯角（水平面と光軸の間の角度）及び旋回角（水平面にある所定方向と、光軸の水平面への投影の間の角度）が制御部２４から与えられた指令値になるようにレーザ装置２２の向きを制御する。
　制御部２４は、所望の位置の集光点４にレーザ光５が集光されるようにレーザ装置２２と駆動機構２３とを制御する。詳細には、制御部２４は、目標物探知装置１０から受け取った目標物探知情報に応じて集光点４の位置を設定する。制御部２４は、更に、レーザ光５が集光点４に向けて出射されるように（即ち、レーザ装置２２の光軸が集光点４を通過するように）駆動機構２３を制御すると共に、レーザ光５が集光点４において集光されるようにレーザ装置２２の焦点距離（レーザ装置２２の光学系の焦点距離）を調節する。
　図３は、本実施形態の電磁パルス照射システム１の動作の一例を示すフローチャートである。目標物探知装置１０により、所定の警戒領域（例えば、防護対象３を含む領域）における目標物２の捜索が行われる。（ステップＳ０１）。目標物探知装置１０は、捜索により目標物２を探知すると、目標物２に関する情報、例えば、位置や速度等を示す目標物探知情報をレーザシステム２０に送信する。
　更に、レーザシステム２０の制御部２４により、集光点４の位置が設定される。（ステップＳ０２）。集光点４の位置の設定は、目標物探知情報に基づいて行われる。本実施形態では、目標物探知情報に記述された目標物２の位置に基づいて集光点４の位置が設定される。一実施形態では、目標物探知情報に記述された目標物２の位置又はその近傍に集光点４の位置が設定されてもよい。他の実施形態では、目標物探知情報に記述された目標物２の位置及び速度に基づいてレーザ光５が出射される時点における目標物２の予測位置が算出され、算出された予測位置又はその近傍に集光点４の位置が設定されてもよい。集光点４の位置の設定の様々な実施形態については、後に詳細に説明する。
　更に、レーザ光５が集光点４で集光されるように出射される（ステップＳ０３）。詳細には、駆動機構２３により、レーザ光５が集光点４を通過するようにレーザ装置２２の光軸の向きが調節され、更に、レーザ装置２２の焦点距離が調節される。レーザ装置２２の光軸の向きと焦点距離の調節が完了すると、レーザ装置２２は、制御部２４による制御の下、レーザ光５を出射する。
　図４は、レーザ光５を用いた電磁パルスの発生を概念的に示す図である。図４に図示されているように、レーザ光５が集光点４に集光され（図４（１））、集光点４において電界強度が大気の絶縁破壊電界強度を超えると、集光点４においてプラズマ６が生成される（図４（２））。上述のように、レーザ光５としてパルス発振によって発生されたパルスレーザ光を用いることで、プラズマ６の発生が容易化されることに留意されたい。プラズマ６が生成されると、プラズマ６における荷電粒子の振動により電磁パルス（ＥＭＰ）が発生する（図４（３））。十分な強度の電磁パルスが目標物２に搭載されている電子機器に照射されると、当該電子機器を誤動作させ、又は、ダメージを与えることができる（４）。図４において、符号７は、有効な強度の電磁パルスが発生している領域を示している。
　目標物２の捜索は、電磁パルス照射システム１が動作している限り継続して行われ、目標物２が探知される毎に、集光点４の位置の設定とレーザ光５の出射が行われる。
　本実施形態の電磁パルス照射システム１の利点の一つは、電磁パルスの拡散を抑制できる点である。レーザ光５は直進性が高いので、レーザ光５には拡散の問題は起こらない。このような性質のレーザ光５により目標物２の近傍で電磁パルスを発生するので、本実施形態の電磁パルス照射システム１は、電磁パルスの拡散を抑制できる。
　その一方で、本実施形態の電磁パルス照射システム１は、大出力の電磁パルスの発生に適している。電磁パルス照射システム１では、レーザ光５を生成するレーザ装置２２は目標物２から離れていてもよいので、大出力のレーザ装置２２が使用できる。大出力のレーザ装置２２を使用することで、本実施形態の電磁パルス照射システム１は、大出力の電磁パルスを発生することができる。
　[第２の実施形態]
　図５は、本発明の第２の実施形態の電磁パルス照射システム１Ａの例を示す概念図である。第２の実施形態の電磁パルス照射システム１Ａは、複数のレーザ装置のそれぞれによって発生したレーザ光５を集光点４に集光するように構成されている。
　図６は、第２の実施形態の電磁パルス照射システム１Ａの構成の例を示すブロック図である。本実施形態の電磁パルス照射システム１Ａは、目標物探知装置１０と、レーザシステム３０とを備えている。目標物探知装置１０は、目標物２を捜索し、捜索によって目標物２を探知した場合、目標物２に関する情報、例えば、位置や速度等を示す目標物探知情報をレーザシステム２０に送信する。例えば、レーザレーダが目標物探知装置１０として用いられ得る。
　レーザシステム３０は、目標物探知装置１０から受け取った目標物探知情報に応じて集光点４を設定し、更に、設定した集光点４にレーザ光５を集光するように構成されている。詳細には、レーザシステム３０は、レーザ照射管制装置３１と、サブシステム２０Ａ～２０Ｃを備えている。
　レーザ照射管制装置３１は、目標物探知装置１０から受け取った目標物探知情報に応じて集光点４の位置を設定し、更に、サブシステム２０Ａ～２０Ｃのそれぞれに、設定した集光点４の位置でレーザ光５が集光されるようにレーザ光５を出射するように指示するレーザ照射指令を送信する。
　サブシステム２０Ａ～２０Ｃのそれぞれは、第１の実施形態のレーザシステム２０と同様の構成を有している。より具体的には、サブシステム２０Ａ～２０Ｃは、それぞれ、インターフェース２１、レーザ装置２２、駆動機構２３と、制御部２４とを備えている。
　インターフェース２１は、レーザ照射管制装置３１からレーザ照射指令を受けとって制御部２４に転送する。レーザ装置２２は、集光点４に集光するレーザ光５を発生する。第１の実施形態と同様に、レーザ装置２２は、パルス発振を行うパルスレーザとして構成されている。駆動機構２３は、レーザ装置２２を駆動してレーザ装置２２の光軸の方向（即ち、レーザ光５が出射される方向）を所望の向きに向ける。制御部２４は、レーザ照射指令に指示された位置の集光点４にレーザ光５が集光されるようにレーザ装置２２と駆動機構２３とを制御する。制御部２４は、レーザ装置２２の光軸をレーザ光５が集光点４を通過する方向に向けるように駆動機構２３を制御し、更に、レーザ装置２２の焦点距離を調節する。
　第２の実施形態の電磁パルス照射システム１Ａの動作は、複数のレーザ装置２２からそれぞれに出射されたレーザ光５が集光点４に集光される点を除けば、第１の実施形態の電磁パルス照射システム１の動作と同様である。
　より具体的には、目標物探知装置１０により、所定の警戒領域（例えば、防護対象３を含む領域）における目標物２の捜索が行われ、捜索により目標物２が探知されると、目標物探知情報が目標物探知装置１０からレーザシステム３０に送信される。
　更に、レーザ照射管制装置３１により、集光点４の位置が設定される。集光点４の位置の設定は、目標物探知情報に基づいて行われる。一実施形態では、目標物探知情報に記述された目標物２の位置又はその近傍に集光点４の位置が設定されてもよく、他の実施形態では、目標物探知情報に記述された目標物２の位置及び速度に基づいてレーザ光５が出射される時点における目標物２の予測位置が算出され、算出された予測位置又はその近傍に集光点４の位置が設定されてもよい。レーザ照射管制装置３１は、各サブシステム２０Ａ～２０Ｃに、設定した集光点４の位置でレーザ光５が集光されるようにレーザ光５を出射するように指示するレーザ照射指令を送信する。
　更に、サブシステム２０Ａ～２０Ｃのそれぞれにより、レーザ光５が集光点４で集光されるように出射される。サブシステム２０Ａ～２０Ｃのそれぞれは、レーザ照射指令に指定された集光点４の位置でレーザ光５が集光されるようにレーザ光５を出射する。サブシステム２０Ａ～２０Ｃのそれぞれでは、駆動機構２３により、レーザ光５が集光点４を通過するようにレーザ装置２２の光軸の向きが調節され、更に、レーザ装置２２の焦点距離が調節される。レーザ装置２２の光軸の向きと焦点距離の調節が完了すると、レーザ装置２２は、レーザ光５を出射する。
　図７に図示されているように、レーザ光５が集光点４に集光され（図７（１））、集光点４において電界強度が大気の絶縁破壊電界強度を超えると、集光点４においてプラズマ６が生成される（図７（２））。プラズマ６が生成されると、プラズマ６における荷電粒子の振動により電磁パルス（ＥＭＰ）が発生する（図７（３））。十分な強度の電磁パルスが目標物２に搭載されている電子機器に照射されると、当該電子機器を誤動作させ、又は、ダメージを与えることができる（図７（４））。
　第２の実施形態の電磁パルス照射システム１Ａも、第１の実施形態の電磁パルス照射システムと同様に、電磁パルスの拡散を抑制しながら大出力の電磁パルスを目標物２に照射することができる。
　加えて、複数のレーザ装置２２で生成されたレーザ光５を集光点４で集光させる第２の実施形態の電磁パルス照射システム１Ａは、個々のレーザ装置２２の小型化に適している。本実施形態の電磁パルス照射システム１Ａは、複数のレーザ装置２２を使用するため、個々のレーザ光５の出力を小さくできる。これは、個々のレーザ装置２２の小型化が可能であることを意味している。個々のレーザ装置２２を小型化することにより、サブシステム２０Ａ～２０Ｃのそれぞれを移動体（例えば、車両や艦船）に搭載することができ、これは、運用性の向上に寄与する。
　異なる観点で見れば、第２の実施形態の電磁パルス照射システム１Ａは、電磁パルスの大出力化に適しているということもできる。複数のレーザ装置２２を使用する本実施形態の電磁パルス照射システム１Ａは、レーザ装置２２の数を増大させ、又は、個々のレーザ装置２２の出力を増大させることで、電磁パルスを容易に大出力化することができる。
　続いて、上述の実施形態における集光点４の設定について説明する。集光点４は、目標物探知装置１０によって生成された目標物探知情報に応じて設定される。上述のように、目標物探知情報は、捜索によって探知された目標物２に関する情報、例えば、目標物２の位置や速度等を示す情報を含んでいる。一実施形態では、目標物探知情報に記述された目標物２の位置又はその近傍に集光点４の位置が設定されてもよく、他の実施形態では、目標物探知情報に記述された目標物２の位置及び速度に基づいてレーザ光５が出射される時点における目標物２の予測位置が算出され、算出された予測位置又はその近傍に集光点４の位置が設定されてもよい。
　ここで、設定される集光点４の位置は、目標物２の位置（又はレーザ光５が出射される時刻における予測位置）に一致している必要は無いことに留意されたい。本実施形態の電磁パルス照射システム（１、１Ａ）は、レーザ光５を用いてプラズマを生成し、プラズマの生成に伴って発生する電磁パルスを目標物２の電子機器に照射するので、レーザ光５は目標物２に直撃する必要は無い。むしろ、大気の絶縁破壊によりプラズマを発生するためには、集光点４を目標物２の位置（又は予測位置）の近傍であって前記目標物の位置（又は予測位置）と異なる位置に設定してもよい。その一方で、レーザ光５が目標物２に直撃しても、プラズマの発生は期待できるので、集光点４を目標物２の位置（又は予測位置）と同一の位置に設定してもよい。
　また、上記の実施形態において、複数の集光点４が目標物２の位置に応じて設定されてもよい。多くの場合、目標物２の電磁パルスへの耐性は、電磁パルスが入射される方向によって異なっている。例えば、ある種の目標物２は、前方にレーダを有しているために前方からの電磁パルスの入射に対して脆弱であり、他の種の目標物２は、後方にノズルを有しているために後方からの電磁パルスの入射に対して脆弱である場合がある。その一方で、通常は、目標物２がどの方向の電磁パルスに対して脆弱かを事前に知ることはできない。
　このような状況に対応するためには、図８に図示されているように、ある位置（又は予測位置）の目標物２に対して複数の集光点４を異なる位置に設定し、集光点４のそれぞれにレーザ光５を集光してプラズマを発生する（即ち、電磁パルスを発生する）ことが好ましい。より厳密には、ある一時点における目標物２の位置（又は予測位置）が特定されたときに、該目標物２の位置（又は予測位置）に対して複数の集光点４を異なる位置に設定することが好ましい。
　第２の実施形態のように、電磁パルス照射システムが複数のレーザ装置２２を有している（即ち、複数のサブシステムを有している）構成は、複数の集光点４に同時にレーザ光５を集光してプラズマを発生するために好適である。レーザ装置２２の数が、設定される集光点４の数と同数である場合には、複数のレーザ装置２２が、対応する集光点４にそれぞれにレーザ光５を集光してもよい。また、レーザ装置２２の数が、設定される集光点４の数よりも多い場合には、該複数の集光点４のうちの少なくとも一の集光点４に（最も好適には、該複数の集光点４のそれぞれに）複数のレーザ装置２２のそれぞれにより発生されたレーザ光５が集光されてもよい。
　第１の実施形態のようにレーザ装置２２の数が単一である場合、又は、レーザ装置２２の数が集光点４の数よりも少ない場合には、設定された複数の集光点４に逐次にレーザ光５が集光され、逐次にプラズマが生成（即ち、電磁パルスが生成）されてもよい。この場合、図９に図示されているように、ある一時点における目標物２の位置が特定されたときに、該目標物２の位置に応じて軌道８を設定し、該軌道上に複数の集光点４を逐次に設定し、逐次に設定された集光点４のそれぞれにレーザ光５を集光してもよい。
　以上には、本発明の実施形態が様々に記載されているが、本発明は、上記の実施形態に限定されると解釈してはならない。本発明が、様々な変更と共に実施され得ることは、当業者には自明的であろう。
 

Claims (12)

  1. 　電子機器を備えた目標物の位置を特定するステップと、
    　前記目標物の位置に応じて集光点を設定するステップと、
    　前記集光点にレーザ光を集光して前記集光点においてプラズマを発生し、プラズマから生じた電磁パルスを前記電子機器に照射するステップと
    を具備する
    　電磁パルス照射方法。
  2. 　請求項１に記載の電磁パルス照射方法であって、
    　前記集光点に、複数のレーザ装置のそれぞれによって発生されたレーザ光のビームが集光される
    　電磁パルス照射方法。
  3. 　請求項１又は２に記載の電磁パルス照射方法であって、
    　前記集光点を設定するステップでは、ある一時点における前記目標物の前記位置に応じて複数の前記集光点が設定され、
    　複数の前記集光点のそれぞれにレーザ光が集光される
    　電磁パルス照射方法。
  4. 　請求項１又は２に記載の電磁パルス照射方法であって、
    　前記集光点を設定するステップは、
    　　ある一時点における前記目標物の位置に応じて軌道を設定するステップと、
    　　前記軌道上に複数の前記集光点を設定するステップと
    を含み、
    　複数の前記集光点のそれぞれにレーザ光が逐次に集光される
    　電磁パルス照射方法。
  5. 　請求項１乃至４のいずれかに記載の電磁パルス照射方法であって、
    　前記レーザ光が、パルス発振を行うパルスレーザによって発生される
    　電磁パルス照射方法。
  6. 　請求項１乃至５のいずれかに記載の電磁パルス照射方法であって、
    　前記集光点が、前記目標物の位置の近傍であって前記目標物の位置と異なる位置に設定される
    　電磁パルス照射方法。
  7. 　電子機器を備えた目標物の位置を特定する目標物探知装置と、
    　前記目標物の位置に応じて集光点を設定し、前記集光点にレーザ光を集光して前記集光点においてプラズマを発生し、プラズマから生じた電磁パルスを前記電子機器に照射するレーザシステムと
    を具備する
    　電磁パルス照射システム。
  8. 　請求項７に記載の電磁パルス照射システムであって、
    　前記レーザシステムは、それぞれがレーザ光を生成する複数のレーザ装置を具備し、
    　前記集光点に複数のレーザ装置のそれぞれによって発生されたレーザ光のビームが集光される
    　電磁パルス照射システム。
  9. 　請求項７又は８に記載の電磁パルス照射システムであって、
    　前記レーザシステムは、ある一時点における前記目標物の前記位置に応じて複数の前記集光点を設定し、複数の前記集光点のそれぞれにレーザ光を集光する
    　電磁パルス照射システム。
  10. 　請求項７又は８に記載の電磁パルス照射システムであって、
    　前記レーザシステムは、ある一時点における前記目標物の位置に応じて軌道を設定し、前記軌道上に複数の前記集光点を設定し、設定された前記集光点のそれぞれに逐次に前記レーザ光を集光する
    　電磁パルス照射システム。
  11. 　請求項７乃至１０のいずれかに記載の電磁パルス照射システムであって、
    　前記レーザシステムは、前記レーザ光をパルス発振を行うパルスレーザによって発生する
    　電磁パルス照射システム。
  12. 　請求項７乃至１１のいずれかに記載の電磁パルス照射システムであって、
    　前記レーザシステムは、前記集光点を、前記目標物の位置の近傍であって前記目標物の位置と異なる位置に設定する
    　電磁パルス照射システム。
     
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