JPH04160799A - レーザ誘雷方法 - Google Patents
レーザ誘雷方法Info
- Publication number
- JPH04160799A JPH04160799A JP28329190A JP28329190A JPH04160799A JP H04160799 A JPH04160799 A JP H04160799A JP 28329190 A JP28329190 A JP 28329190A JP 28329190 A JP28329190 A JP 28329190A JP H04160799 A JPH04160799 A JP H04160799A
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- JP
- Japan
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- laser
- lightning
- pulse
- output
- shots
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-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02G—INSTALLATION OF ELECTRIC CABLES OR LINES, OR OF COMBINED OPTICAL AND ELECTRIC CABLES OR LINES
- H02G13/00—Installations of lightning conductors; Fastening thereof to supporting structure
- H02G13/20—Active discharge triggering
Landscapes
- Lasers (AREA)
- Elimination Of Static Electricity (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[発明の目的]
(産業上の利用分野)
本発明は雷立にレーザ光を照射して雷を誘発(以下、誘
雷と称する)するレーザ誘雷方法に関する。
雷と称する)するレーザ誘雷方法に関する。
(従来の技術)
第6図は雷を誘発する方法を模式的に示した図であって
、M !! 1に向けてパルスレーザ光2をレーザ発振
器3から放射している。レーザ光2が進行すると、この
レーザ光2の光路には電離作用が生じてプラズマ状態が
発生する。このプラズマ状態にあれば、雷が誘発されや
すい状態となる。
、M !! 1に向けてパルスレーザ光2をレーザ発振
器3から放射している。レーザ光2が進行すると、この
レーザ光2の光路には電離作用が生じてプラズマ状態が
発生する。このプラズマ状態にあれば、雷が誘発されや
すい状態となる。
このような雷の誘発に用いているレーザ発振器3はTE
ACO2レーザ、エキシマレーザ等のパルスレーザが用
いられている。第7図はエキシマレーザ発振器の構成図
であって、レーザ管10にはレーザガス媒質としてのエ
キシマを生成する混合ガスが封入されるとともに陽極1
1と陰極12とが対向配置されている。又、レーザ管1
0には光共振器を構成する高反射ミラー13及び出力ミ
ラー14が対向配置されている。一方、陽極11と陰極
12とは高圧電源15に接続されている。
ACO2レーザ、エキシマレーザ等のパルスレーザが用
いられている。第7図はエキシマレーザ発振器の構成図
であって、レーザ管10にはレーザガス媒質としてのエ
キシマを生成する混合ガスが封入されるとともに陽極1
1と陰極12とが対向配置されている。又、レーザ管1
0には光共振器を構成する高反射ミラー13及び出力ミ
ラー14が対向配置されている。一方、陽極11と陰極
12とは高圧電源15に接続されている。
かかる構成であれば、高圧電源15は数100as〜数
秒間隔毎に電気エネルギーを陽極11と陰極12と間に
供給する。これにより、陽極11と陰極12と間には主
放電が発生し、この主放電により誘発される光が高反射
ミラー13と出力ミラー14との間で光共振を生じ、こ
の結果して第8図に示すように数100ss〜数秒間隔
毎の単一ショットとなるパルスレーザ光16が出力され
る。このパルスレーザ光16はミラー17により雷雲の
方向に向けられる。
秒間隔毎に電気エネルギーを陽極11と陰極12と間に
供給する。これにより、陽極11と陰極12と間には主
放電が発生し、この主放電により誘発される光が高反射
ミラー13と出力ミラー14との間で光共振を生じ、こ
の結果して第8図に示すように数100ss〜数秒間隔
毎の単一ショットとなるパルスレーザ光16が出力され
る。このパルスレーザ光16はミラー17により雷雲の
方向に向けられる。
このような単一ショット動作による雷の誘発方法では、
レーザ光の放出間隔が長いため空間での電離は次のレー
ザ放出までに消滅してしまう。従って、誘=の確率を高
めるにはパルスレーザ光16の1ショット当りのエネル
ギーを大きくする必要がある。パルスレーザ光16のエ
ネルギーを大きくするには陽極11と陰極12との間の
主放電の発生領域を大きくすれば良いが、これに伴って
レーザ管10が大型化する。さらに、レーザ光を励起す
るための放電体積が大きくなり、放電状態が不安定とな
り、従ってショットごとに出力が変動するなどレーザ動
作は不安定となる。又、陽極11と陰極12との間に供
給する電気エネルギーを大きくするので、高圧電源15
が大型化する。
レーザ光の放出間隔が長いため空間での電離は次のレー
ザ放出までに消滅してしまう。従って、誘=の確率を高
めるにはパルスレーザ光16の1ショット当りのエネル
ギーを大きくする必要がある。パルスレーザ光16のエ
ネルギーを大きくするには陽極11と陰極12との間の
主放電の発生領域を大きくすれば良いが、これに伴って
レーザ管10が大型化する。さらに、レーザ光を励起す
るための放電体積が大きくなり、放電状態が不安定とな
り、従ってショットごとに出力が変動するなどレーザ動
作は不安定となる。又、陽極11と陰極12との間に供
給する電気エネルギーを大きくするので、高圧電源15
が大型化する。
さらに、パルスレーザ光のパルス幅は数Ions〜数1
0μsと短く、このため雷を誘発する確率が低い。
0μsと短く、このため雷を誘発する確率が低い。
(発明が解決しようとする課題)
以上のように雷を誘発させるには、レーザ管10及び高
圧電源15が大型化し、又パルスレーザ光のパルス幅が
短く雷を誘発する確率が低いなどの問題を解決する必要
がある。
圧電源15が大型化し、又パルスレーザ光のパルス幅が
短く雷を誘発する確率が低いなどの問題を解決する必要
がある。
そこで本発明は、レーザ発振器を大型化しなくても高い
確率で雷を誘発できるレーザ誘雷方法を提供することを
目的とする。
確率で雷を誘発できるレーザ誘雷方法を提供することを
目的とする。
[発明の構成]
(課題を解決するための手段と作用)
本発明は、空間での電離状態が消滅し蓄積効果のないよ
うな単一動作に比べて1ショット毎のレーザ出力エネル
ギーが低いレーザ光を1kHz以上の?:S繰返し数で
100ショット以上雷雲に向けて出力するレーザ71
m方法である。
うな単一動作に比べて1ショット毎のレーザ出力エネル
ギーが低いレーザ光を1kHz以上の?:S繰返し数で
100ショット以上雷雲に向けて出力するレーザ71
m方法である。
(実施例)
以下、本発明の一実施例について図面を参照して説明す
る。
る。
第1図はレーザ誘雷方法を発電所に適用した場合を示す
レーザ誘雷システムの構成図である。ここでは、短波長
の紫外域で高効率、大出力のパルスレーザ発振が得られ
るエキシマレーザを使用した例を説明する。すなわち、
発電所20の屋上にはレーザ装置室21が設けられ、こ
のレーザ装置室21内にレーザ発振器が備えられている
。なお、レーザ装置室21内にはレーザ発振器が複数台
備えられており、同時に複数方向より雷雲に放射しても
良いし、1台で出射方向を切り替えるようにしても良い
。このレーザ発振器は紫外域の波長で上記単一ショット
動作に比べて1ショットごとの出力エネルギーの低いレ
ーザ光を1 kHz以上の高繰返し数で100ショット
以上出力する機能を有している。具体的には第2図に示
すパルスレーザ発振器が用いられている。すなわち、レ
ーザ管30にはエキシマを生成する混合ガスが封入され
るとともに陽極31と陰極32とが対向配置されている
。又、レーザ管30には光共振器を構成する高反射ミラ
ー33及び出力ミラー44が対向して設けられている。
レーザ誘雷システムの構成図である。ここでは、短波長
の紫外域で高効率、大出力のパルスレーザ発振が得られ
るエキシマレーザを使用した例を説明する。すなわち、
発電所20の屋上にはレーザ装置室21が設けられ、こ
のレーザ装置室21内にレーザ発振器が備えられている
。なお、レーザ装置室21内にはレーザ発振器が複数台
備えられており、同時に複数方向より雷雲に放射しても
良いし、1台で出射方向を切り替えるようにしても良い
。このレーザ発振器は紫外域の波長で上記単一ショット
動作に比べて1ショットごとの出力エネルギーの低いレ
ーザ光を1 kHz以上の高繰返し数で100ショット
以上出力する機能を有している。具体的には第2図に示
すパルスレーザ発振器が用いられている。すなわち、レ
ーザ管30にはエキシマを生成する混合ガスが封入され
るとともに陽極31と陰極32とが対向配置されている
。又、レーザ管30には光共振器を構成する高反射ミラ
ー33及び出力ミラー44が対向して設けられている。
この場合、高反射ミラー33と出力ミラー44との対向
方向が光軸方向となる。
方向が光軸方向となる。
さらに、レーザ管30の内部にはファン35が設けられ
ている。このファン35は陽極31と陰極32との間の
ガスを光共振器の光軸方向と同一方向に流すものである
。なお、このファン35によるガス流速は10m/s以
上である。一方、陽極11と陰極12との間には高圧電
源36が接続されている。この高圧電源36は電気エネ
ルギーを1kHz以上の高繰返し数で1. OOショッ
ト以上断続的に陽極11と陰極12との間に供給する機
能を有している。この場合、高圧電源36は例えば10
0ショットを1バーストとし、数100園S〜数秒のバ
ースト周期で電気エネルギーを供給する機能を有してい
る。又、陽極11と陰極12との間に供給する電気エネ
ルギーはパルスレーザ光のエネルギーは例えば20mJ
/パルス程度となるように設定されている。
ている。このファン35は陽極31と陰極32との間の
ガスを光共振器の光軸方向と同一方向に流すものである
。なお、このファン35によるガス流速は10m/s以
上である。一方、陽極11と陰極12との間には高圧電
源36が接続されている。この高圧電源36は電気エネ
ルギーを1kHz以上の高繰返し数で1. OOショッ
ト以上断続的に陽極11と陰極12との間に供給する機
能を有している。この場合、高圧電源36は例えば10
0ショットを1バーストとし、数100園S〜数秒のバ
ースト周期で電気エネルギーを供給する機能を有してい
る。又、陽極11と陰極12との間に供給する電気エネ
ルギーはパルスレーザ光のエネルギーは例えば20mJ
/パルス程度となるように設定されている。
発電所20の周辺には反射ミラー装置4o141が設け
られている。これら反射ミラー装置4o。
られている。これら反射ミラー装置4o。
41はそれぞれ窓42.43が形成された球体44.4
5の内部に反射ミラー46.47を球面軸受けにより設
けて全方向に傾動する構成となっている。
5の内部に反射ミラー46.47を球面軸受けにより設
けて全方向に傾動する構成となっている。
次に上記の如く構成されたシステムの作用について説明
する。
する。
雷雲50.51が発生すると、レーザ装置室21内に備
えられた各レーザ発振器は発振動作を行ってそれぞれパ
ルスレーザ光を出力する。すなわち、高圧電源36は陽
極31と陰極32との間に100ショットのパルス列を
1バーストとし、数秒のバースト周期で電気エネルギー
を供給する。
えられた各レーザ発振器は発振動作を行ってそれぞれパ
ルスレーザ光を出力する。すなわち、高圧電源36は陽
極31と陰極32との間に100ショットのパルス列を
1バーストとし、数秒のバースト周期で電気エネルギー
を供給する。
これにより、陽極31と陰極32と間には主放電が発生
し、この主放電により誘発される光が高反射ミラー33
と出力ミラー34との間で光共振を生じ、この結果して
第3図に示すようにエネルギー20mJ/パルスで10
0ショットを1バーストとし、かつこのバースト周期を
数100m5〜数秒とするパルスレーザ光37が出力さ
れる。この際、主放電発生後には残留ガスが陽極31と
陰極32と間に残るが、この残留ガスは次の主放電が発
生するまでにファン35による循環作用により陽極31
と陰極32と間から除去される。又、別のレーザ発振器
からはパルスレーザ光38が出力される。これらパルス
レーザ光37.38はそれぞれ反射ミラー装置40.4
1の各反射ミラー46.47に送られる。これら反射ミ
ラー46.47は各パルスレーザ光37.38がそれぞ
れ雷雲50.51に向かって進行するようにその向きが
調整されている。
し、この主放電により誘発される光が高反射ミラー33
と出力ミラー34との間で光共振を生じ、この結果して
第3図に示すようにエネルギー20mJ/パルスで10
0ショットを1バーストとし、かつこのバースト周期を
数100m5〜数秒とするパルスレーザ光37が出力さ
れる。この際、主放電発生後には残留ガスが陽極31と
陰極32と間に残るが、この残留ガスは次の主放電が発
生するまでにファン35による循環作用により陽極31
と陰極32と間から除去される。又、別のレーザ発振器
からはパルスレーザ光38が出力される。これらパルス
レーザ光37.38はそれぞれ反射ミラー装置40.4
1の各反射ミラー46.47に送られる。これら反射ミ
ラー46.47は各パルスレーザ光37.38がそれぞ
れ雷雲50.51に向かって進行するようにその向きが
調整されている。
これらパルスレーザ光37.38がそれぞれ雷雲50.
51内を進行すると、その光路には電離が生じてプラズ
マ状態となる。例えば、O→0++e N−+N”+e となる。
51内を進行すると、その光路には電離が生じてプラズ
マ状態となる。例えば、O→0++e N−+N”+e となる。
ところで、このプラズマ状態における荷電粒子は時間経
過とともに消滅するが、空気中におけるプラズマの再結
合係数をαとし、初期の荷電粒子密度をn。、時間を経
過後の荷電粒子密度をnとすれば、 (1/n)” (1/no )+αt の関係が成り立つ。そこで、初期の荷電粒子密度noを nol 108 c m−’ とすれば、通常αは〜10−6c m −’/ sであ
るためプラズマ生成後1ms程度経過した時点での荷電
粒子密度n(cm−3)は 0区0.9X10’ で荷電粒子が残留している。
過とともに消滅するが、空気中におけるプラズマの再結
合係数をαとし、初期の荷電粒子密度をn。、時間を経
過後の荷電粒子密度をnとすれば、 (1/n)” (1/no )+αt の関係が成り立つ。そこで、初期の荷電粒子密度noを nol 108 c m−’ とすれば、通常αは〜10−6c m −’/ sであ
るためプラズマ生成後1ms程度経過した時点での荷電
粒子密度n(cm−3)は 0区0.9X10’ で荷電粒子が残留している。
パルスレーザ光37.38は1kHz以上の高繰返し数
のパルス列で発生するので、密度nの荷電粒子が残留し
ている状態に次のパルスレーザ光37.38の1ショッ
トが雷雲に放射される。これにより、荷電粒子が残留し
ている空気はさらに電離され、パルスレーザ光37.3
8の1ショット数が増加するとともに電離状態は進む。
のパルス列で発生するので、密度nの荷電粒子が残留し
ている状態に次のパルスレーザ光37.38の1ショッ
トが雷雲に放射される。これにより、荷電粒子が残留し
ている空気はさらに電離され、パルスレーザ光37.3
8の1ショット数が増加するとともに電離状態は進む。
従って、各パルスレーザ光37.38の光路に沿って雷
を誘発に必要なプラズマ状態のパスが形成される。
を誘発に必要なプラズマ状態のパスが形成される。
そして、このプラズマ状態のパスはパルスレーザ光37
.38のパルス列が出力されている間、つまり1バース
トの間形成されている。この結果、雷が誘発される確率
は高くなる。かくして、雷はパルスレーザ光37.38
の光路に沿って発生する。
.38のパルス列が出力されている間、つまり1バース
トの間形成されている。この結果、雷が誘発される確率
は高くなる。かくして、雷はパルスレーザ光37.38
の光路に沿って発生する。
このように上記一実施例においては、紫外域の短い波長
でエネルギーが単一ショット動作に比べて1ショット毎
のレーザ出力エネルギーが低い例えば20mJ/パルス
程度のレーザ光を1kHz以上の高繰返し数で100シ
ョット以上g=に向けて出力するようにしたので、小さ
なエネルギーのパルス列のパルスレーザ光37.38を
出力することによって雷を続発するに必要なプラズマ状
態を生成でき、しかもこのプラズマ状態を長時間維持で
きて雷の誘発させる確率を高くできる。又、パルスレー
ザのエネルギーは小さくても良いので、レーザ発振器を
小型化できる。又、各反射ミラー装置40.41を設け
たので、パルスレーザ光37.37の光路に沿って雷が
発生しても、雷は反射ミラー装置40.41に落雷する
ので、発電所20は落雷を受けることがない。又、各反
射ミラー[ff140.41によりパルスレーザ光を7
15の方向に自由に変更できる。
でエネルギーが単一ショット動作に比べて1ショット毎
のレーザ出力エネルギーが低い例えば20mJ/パルス
程度のレーザ光を1kHz以上の高繰返し数で100シ
ョット以上g=に向けて出力するようにしたので、小さ
なエネルギーのパルス列のパルスレーザ光37.38を
出力することによって雷を続発するに必要なプラズマ状
態を生成でき、しかもこのプラズマ状態を長時間維持で
きて雷の誘発させる確率を高くできる。又、パルスレー
ザのエネルギーは小さくても良いので、レーザ発振器を
小型化できる。又、各反射ミラー装置40.41を設け
たので、パルスレーザ光37.37の光路に沿って雷が
発生しても、雷は反射ミラー装置40.41に落雷する
ので、発電所20は落雷を受けることがない。又、各反
射ミラー[ff140.41によりパルスレーザ光を7
15の方向に自由に変更できる。
なお、本発明は上記一実施例に限定されるものでなくそ
の主旨を逸脱しない範囲で変形しても良い。例えば、レ
ーザ発振器はパルスレーザ光を第4図に示すように1k
Hz以上の高繰返し数で200ショット以上出力し続け
るようにしても良い。
の主旨を逸脱しない範囲で変形しても良い。例えば、レ
ーザ発振器はパルスレーザ光を第4図に示すように1k
Hz以上の高繰返し数で200ショット以上出力し続け
るようにしても良い。
これにより、プラズマ状態のバスが常に形成でき、雷の
誘発確率をさらに高くできる。
誘発確率をさらに高くできる。
又、雷の誘発システムとしては第5図に示すように鉄塔
52を設け、この鉄塔52の近傍にレーザ発振器53を
設けても良い。この場合、レーザ発振器53は雷雲54
に対してパルスレーザ光を鉄塔52の極近傍に通過させ
て雷雲54に向かって出力する。この結果、雷はパルス
レーザ光の光路に沿って発生するが、この雷の電流は鉄
kIi52を通ってアースに流れる。
52を設け、この鉄塔52の近傍にレーザ発振器53を
設けても良い。この場合、レーザ発振器53は雷雲54
に対してパルスレーザ光を鉄塔52の極近傍に通過させ
て雷雲54に向かって出力する。この結果、雷はパルス
レーザ光の光路に沿って発生するが、この雷の電流は鉄
kIi52を通ってアースに流れる。
さらに、レーザ発振器はエキシマに限らずTEACO2
レーザなどの大出力が得られるパルスレーザを高繰り返
し動作させても良い。又、残留するのは荷電粒子として
説明してきたが、これは比較的寿命の長い電子付前状態
の0−10□−等、或いは荷電状態までには至らないが
県安定状態の励起原子、分子もレーザにより生成され荷
電粒子と同様或いはこれ以上の寄与をすると考えられる
。
レーザなどの大出力が得られるパルスレーザを高繰り返
し動作させても良い。又、残留するのは荷電粒子として
説明してきたが、これは比較的寿命の長い電子付前状態
の0−10□−等、或いは荷電状態までには至らないが
県安定状態の励起原子、分子もレーザにより生成され荷
電粒子と同様或いはこれ以上の寄与をすると考えられる
。
[発明の効果]
以上詳記したように本発明によれば、レーザ発振器を大
型化しなくても高い確率で雷を誘発できるレーザ誘雷方
法を提供できる。
型化しなくても高い確率で雷を誘発できるレーザ誘雷方
法を提供できる。
第1図乃至第3図は本発明に係わるレーザ誘雷方法を説
明するための図であって、第1図はレーザ誘雷システム
に適用した場合の構成図、第2図はレーザ発振器の構成
図、第3図はパルスレーザの出力タイミング図、第4図
はパルスレーザの出力タイミングの変形例を示す図、第
5図は他の雷の誘発システムを示す図、第6図乃至第8
図は従来のレーザ誘雷方法を説明するための図である。 20・・・発電所、21・・・レーザ装置室、30・・
・レーザ管、31・・・陽極、32・・・陰極、33・
・・高反射ミラー、34・・・出力ミラー、35・・・
ファン、36・・・高圧電源、40.41・・・反射ミ
ラー装置、50゜51・・・雷雲。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 1ノ各スト 1バースト第 3 図 ; 1 −i ms 第40 第5図 第 6 図
明するための図であって、第1図はレーザ誘雷システム
に適用した場合の構成図、第2図はレーザ発振器の構成
図、第3図はパルスレーザの出力タイミング図、第4図
はパルスレーザの出力タイミングの変形例を示す図、第
5図は他の雷の誘発システムを示す図、第6図乃至第8
図は従来のレーザ誘雷方法を説明するための図である。 20・・・発電所、21・・・レーザ装置室、30・・
・レーザ管、31・・・陽極、32・・・陰極、33・
・・高反射ミラー、34・・・出力ミラー、35・・・
ファン、36・・・高圧電源、40.41・・・反射ミ
ラー装置、50゜51・・・雷雲。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 1ノ各スト 1バースト第 3 図 ; 1 −i ms 第40 第5図 第 6 図
Claims (1)
- 空間での電離状態が消滅し蓄積効果のないような単一動
作に比べて1ショット毎のレーザ出力エネルギーが低い
レーザ光を1kHz以上の高繰返し数で100ショット
以上雷雲に向けて出力することを特徴とするレーザ誘雷
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28329190A JPH077716B2 (ja) | 1990-10-23 | 1990-10-23 | レーザ誘雷方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28329190A JPH077716B2 (ja) | 1990-10-23 | 1990-10-23 | レーザ誘雷方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04160799A true JPH04160799A (ja) | 1992-06-04 |
| JPH077716B2 JPH077716B2 (ja) | 1995-01-30 |
Family
ID=17663548
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28329190A Expired - Fee Related JPH077716B2 (ja) | 1990-10-23 | 1990-10-23 | レーザ誘雷方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH077716B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998001929A1 (fr) * | 1996-07-05 | 1998-01-15 | Commissariat A L'energie Atomique | Dispositif et procede de protection d'un site contre des impacts directs de la foudre |
-
1990
- 1990-10-23 JP JP28329190A patent/JPH077716B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998001929A1 (fr) * | 1996-07-05 | 1998-01-15 | Commissariat A L'energie Atomique | Dispositif et procede de protection d'un site contre des impacts directs de la foudre |
| 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 |
| AU720696B2 (en) * | 1996-07-05 | 2000-06-08 | Commissariat A L'energie Atomique | Device and process for protecting a site against direct lightning strikes |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH077716B2 (ja) | 1995-01-30 |
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