特許 6913611 レーザ切換装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6913611

(24)【登録日】2021年7月14日

(45)【発行日】2021年8月4日

(54)【発明の名称】レーザ切換装置

(51)【国際特許分類】

   F42B 3/113 20060101AFI20210727BHJP

   H01S 3/10 20060101ALI20210727BHJP

   H01S 3/00 20060101ALI20210727BHJP

   G02F 1/33 20060101ALI20210727BHJP

【ＦＩ】

   F42B3/113

   H01S3/10 Z

   H01S3/00 A

   G02F1/33

【請求項の数】6

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2017-217357(P2017-217357)

(22)【出願日】2017年11月10日

(65)【公開番号】特開2019-86266(P2019-86266A)

(43)【公開日】2019年6月6日

【審査請求日】2020年4月23日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000974

【氏名又は名称】川崎重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000556

【氏名又は名称】特許業務法人 有古特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】池 康宏

【審査官】 立花 啓

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００８−２０９７９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−２３１４８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−１１８４４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−２８８２８６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ４２Ｂ ３／１１３

Ｇ０２Ｆ １／３３

Ｈ０１Ｓ ３／００

Ｈ０１Ｓ ３／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

レーザ光を発生するレーザ光源と、
前記レーザ光源をオン及びオフするレーザスイッチと、
前記レーザ光源から発せられて第１の光軸を通る前記レーザ光を前記レーザ光の照射対象物へ出力する出力部と、
前記レーザ光源から発せられて前記第１の光軸とは異なる第２の光軸を通る前記レーザ光を受光する受光部と、
超音波を発生する超音波発生部と、
前記超音波発生部をオン及びオフする超音波スイッチと、
前記超音波発生部からの前記超音波の印加により屈折率が変化し、前記レーザ光源からの前記レーザ光の照射方向を前記第１の光軸と前記第２の光軸で切り換える透光性のＡＯ結晶と、を備え、
前記超音波が前記ＡＯ結晶に印加されているとき、前記レーザ光は前記ＡＯ結晶により屈折して前記第１の光軸を経て前記出力部へ向かい、
前記超音波が前記ＡＯ結晶に印加されていないとき、前記レーザ光は前記ＡＯ結晶により屈折されずに前記第２の光軸を経て前記受光部へ向かう、レーザ切換装置。

【請求項2】

前記ＡＯ結晶により屈折した前記レーザ光を前記出力部側へ反射するように前記出力部と前記受光部との間に配置されたミラーを備えている、請求項１に記載のレーザ切換装置。

【請求項3】

前記出力部と前記照射対象物との間に前記レーザ光の光路が設けられている、請求項１又は２に記載のレーザ切換装置。

【請求項4】

前記光路は光ファイバである、請求項３に記載のレーザ切換装置。

【請求項5】

前記受光部により受光された前記レーザ光を検出するセンサをさらに備え、
前記レーザスイッチは、前記センサによる検出結果が所定条件を満たすと、前記レーザ光源をオフにするように構成されている、請求項１〜４のいずれか一項に記載のレーザ切換装置。

【請求項6】

前記受光部により受光された前記レーザ光を検出するセンサ、及び、前記センサが検出した前記レーザ光の状態を表示する表示部をさらに備えている、請求項１〜４のいずれか一項に記載のレーザ切換装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、レーザ切換装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来のレーザ切換装置を用いた例として、たとえば、特許文献１のレーザ着火式点火具及び特許文献２のレーザ着火火工品用セーフアーム装置が知られている。この特許文献１のレーザ着火式点火具は、偏光性を有した状態で入力されたレーザ光を平行光に変換するコリメートレンズと、平行光のレーザ光を集光する集光レンズと、集光されたレーザ光の焦点近傍に配置された点火薬とを備えている。また、点火薬へ至るまでの経路にシャッタ部材が配置されており、シャッタ部材によりレーザ光の透過と遮断が制御されている。

【0003】

また、特許文献２のレーザ着火火工品用セーフアーム装置は、着火用レーザ光を発光するレーザ発振装置と、着火用レーザ光を受光する複数の光ファイバを有している。このレーザ発振装置はレーザ発振装置取付架台に搭載され、レーザ発振装置取付架台が回転することにより着火用レーザ光の照射方向を制御されて、複数の光ファイバへの伝送が切り換えられている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１３−０５７４４７号公報

【特許文献2】特開２００６−１１８４４４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記特許文献１のレーザ着火式点火具では、シャッタ部材がレーザ光を遮断している間、シャッタ部材にはレーザ光が照射されている。このため、シャッタ部材にレーザ光のエネルギが蓄積され、高出力のレーザ光では破壊されるおそれがある。この場合、レーザ光がシャッタ部材を貫通してしまい、ユーザの意図に反し点火薬が点火されてしまうことがある。

【0006】

また、上記特許文献２のレーザ着火火工品用セーフアーム装置では、レーザ発振装置取付架台が回転することにより着火用レーザ光の照射方向が変更される。このため、レーザ発振装置取付架台が回転するスペースが必要であり、装置が大型化してしまう。

【0007】

本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、大型化を抑制しつつ切り換えが可能であり、かつ、高出力レーザであってもより高い安全性を確保することができるレーザ切換装置を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明のある態様に係るレーザ切換装置は、レーザ光を発生するレーザ光源と、前記レーザ光源をオン及びオフするレーザスイッチと、前記レーザ光源から発せられて第１の光軸を通る前記レーザ光を出力する出力部と、前記レーザ光源から発せられて前記第１の光軸とは異なる第２の光軸を通る前記レーザ光を受光する受光部と、超音波を発生する超音波発生部と、前記超音波発生部をオン及びオフする超音波スイッチと、前記超音波発生部からの前記超音波の印加により屈折率が変化し、前記レーザ光源からの前記レーザ光の照射方向を前記第１の光軸と前記第２の光軸で切り換える透光性のＡＯ結晶と、を備えている。

【0009】

この構成によれば、例えば、ユーザが点火薬を点火する場合、超音波スイッチをオンにした上で、レーザスイッチをオンにする。この場合、超音波発生部からの超音波の印加によりＡＯ結晶の屈折率が変化し、レーザ光がＡＯ結晶で屈折して第１の光軸を経て出力部へ照射される。このため、ＡＯ結晶が回転等の移動しないため、レーザ切換装置の大型化が防止される。

【0010】

一方、超音波スイッチがオフの状態では、レーザスイッチをオンにしても、超音波がＡＯ結晶に印加されていないため、レーザ光はＡＯ結晶を通過し、第２の光軸を経て受光部へ照射される。これにより、レーザ光は出力部を介して点火薬等に照射されずに、ユーザの意図に反し点火薬が点火されることを防止し、安全性を確保することができる。また、ＡＯ結晶は透光性であるため、レーザ光のエネルギが蓄積されず、レーザ光による破損を防止され、安全性が保たれる。

【0011】

このレーザ切換装置では、前記超音波が印加されているとき、前記レーザ光は前記ＡＯ結晶により屈折して前記第１の光軸を経て前記出力部へ向かい、前記超音波が印加されていないとき、前記レーザ光は前記ＡＯ結晶により屈折されずに前記第２の光軸を経て前記受光部へ向かってもよい。

【0012】

この構成によれば、仮に超音波スイッチの故障等によりＡＯ結晶に超音波が印加されなければ、レーザ光が発生しても、レーザ光は出力部へ向かわず、レーザ切換装置の安全性の向上が図られる。また、仮にＡＯ結晶が破損した状態で、レーザ光が発生しても、レーザ光はＡＯ結晶で屈折されずに、受光部へ向かうため、ユーザの意図に反しレーザ光が出力部へ向かわず、安全性を確保することができる。

【0013】

このレーザ切換装置では、前記出力部と対象物との間に前記レーザ光の光路が設けられていてもよい。この構成によれば、光路によりレーザ切換装置と対象物とを離すことができるため、レーザ切換装置に設けられている電線に漏洩が生じても、この漏洩電流により対象物が点火することを防止することができ、レーザ切換装置の安全性の向上が図られる。

【0014】

このレーザ切換装置では、前記光路は光ファイバであってもよい。この構成によれば、光ファイバによって出力部と対象物とを離して設けることができる。また、光ファイバによって出力部からのレーザ光を任意の位置に導くことができ、対象物の設置位置の自由度を高めることができる。

【0015】

このレーザ切換装置では、前記受光部により受光された前記レーザ光を検出するセンサをさらに備え、前記レーザスイッチは、前記センサによる検出結果が所定条件を満たすと、前記レーザ光源をオフにするように構成されていてもよい。この構成によれば、仮に超音波スイッチの故障等によりＡＯ結晶に超音波が印加されない場合、レーザ光が発生しても、レーザ光は受光部へ照射される。これをセンサによって検出し、この検出結果が所定条件を満たすと、レーザ光源がオフされる。このため、レーザ切換装置の安全性の向上が図られる。

【0016】

このレーザ切換装置では、前記受光部により受光された前記レーザ光を検出するセンサ、及び、前記センサが検出した前記レーザ光の状態を表示する表示部をさらに備えていてもよい。この構成によれば、レーザ光源が起動した状態でＡＯ結晶の屈折率を変化させることにより、レーザ光源で発生したレーザ光をＡＯ結晶で屈折させて出力部から所望のタイミングで出力することができる。

【発明の効果】

【0017】

本発明は、以上に説明した構成を有し、大型化を抑制しつつ切り換えが可能であり、かつ、高出力レーザであってもより高い安全性を確保することができるレーザ切換装置を提供することができるという効果を奏する。

【0018】

本発明の上記目的、他の目的、特徴及び利点は、添付図面を参照の下、以下の好適な実施態様の詳細な説明から明らかにされる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明の実施の形態１に係るレーザ切換装置を概略的に示す図である。

【図2】図１の超音波スイッチをオフ状態にしたレーザ切換装置を概略的に示す図である。

【図3】本発明の実施の形態２に係るレーザ切換装置を概略的に示す図である。

【図4】本発明の実施の形態３に係るレーザ切換装置を概略的に示す図である。

【図5】本発明のその他の実施の形態に係るレーザ切換装置を概略的に示す図である。

【図6】本発明のさらに別の実施の形態に係るレーザ切換装置を概略的に示す図である。

【図7】本発明のさらに別の実施の形態に係るレーザ切換装置を概略的に示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら具体的に説明する。なお、以下では全ての図面を通じて同一又は相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。

【0021】

（実施の形態１）
＜レーザ切換装置の構成＞
まず、実施の形態１に係るレーザ切換装置１０は、レーザ光を出力するか否かを切り換え可能な装置である。以下では、レーザ切換装置１０をロケットモータ２０用の着火装置に適用した場合について説明するが、レーザ光を所望のタイミングで出力するものであれば、レーザ切換装置１０の適用例はこれに限定されない。また、レーザ切換装置１０から出力されるレーザ光により燃焼される内燃機関は、ロケットモータ２０等のロケット推進機関に限定されない。

【0022】

レーザ切換装置１０は、入射部３０、切換部４０、出力部５０、受光部６０及びケース７０を備えている。レーザ切換装置１０では、入射部３０により入射されたレーザ光の照射方向を切換部４０により、出力部５０又は受光部６０に切り換えている。なお、レーザ切換装置１０は、図５に示すように、ケース７０を備えていなくてもよい。

【0023】

入射部３０は、レーザ光源３１、レーザスイッチ３２、光ファイバ（第１光ファイバ３３）、入力部３４及びコリメートレンズ３５を有している。なお、入射部３０は、図５に示すように、第１光ファイバ３３及びコリメートレンズ３５を備えていなくてもよい。また、入射部３０は入力部３４を備えていなくてもよい。

【0024】

レーザ光源３１、レーザスイッチ３２及び第１光ファイバ３３はケース７０の外に配置されている。入力部３４は、ケース７０外の第１光ファイバ３３からのレーザ光がケース７０内に入力されるようにケース７０の壁に設けられている。コリメートレンズ３５はケース７０の中に収容されている。なお、レーザ光源３１、レーザスイッチ３２、第１光ファイバ３３、入力部３４及びコリメートレンズ３５のケース７０に対する位置がこれに限定されない。

【0025】

レーザ光源３１は、最高でクラス４の出力のレーザ光を発生する光源であって、例えば、レーザダイオード等が用いられる。レーザ光源３１は、レーザスイッチ３２を介して電源（図示せず）に電線３６によって接続している。レーザスイッチ３２は、レーザ光源３１と電源との接続回路（図示せず）もしくは電源自体をオン（ＯＮ）及びオフ（ＯＦＦ）して、レーザ光源３１を作動及び停止させる。なお、レーザ光源３１は、図５に示すように電源に直接、接続されていてもよいし、電線３６以外の接続部材で接続されていてもよい。

【0026】

入力部３４は、第１光ファイバ３３を介してレーザ光源３１に接続している。ケース７０の外にあるレーザ光源３１で発生したレーザ光は、第１光ファイバ３３を通り入力部３４に達し、入力部３４からケース７０内に入力する。入力部３４は、入力するレーザ光の光軸ａ０がコリメートレンズ３５及び切換部４０を通過し受光部６０に至るように配置されている。なお、入力部３４は、第１光ファイバ３３以外の接続部材によりレーザ光源３１に接続していてもよい。

【0027】

コリメートレンズ３５は、入力部３４により入力されたレーザ光を平行光に変換する。なお、適宜、集光レンズ等の他のレンズが入射部３０に備えられていてもよい。

【0028】

切換部４０は、ケース７０内において、コリメートレンズ３５と出力部５０及び受光部６０との間に配置されている。切換部４０は、ＡＯ（Acoustic Optical）結晶４１、超音波発生部４２、超音波スイッチ４３及び超音波吸収部４４を有している。なお、超音波発生部４２は、図５に示すように、超音波吸収部４４を有していなくてもよい。

【0029】

ＡＯ結晶４１は、例えば、合成石英及びモリブデン酸鉛等により形成されており、用いるレーザ光の波長領域で透光性の材料である。このため、入力部３４により照射されたレーザ光は透光性のＡＯ結晶４１にほとんど吸収されずに通過する。

【0030】

ＡＯ結晶４１は、超音波の印加により屈折率を変化させる。超音波が印加されている場合、入力部３４から入射されたレーザ光は、ＡＯ結晶４１で屈折して第１の光軸ａ１に沿ってＡＯ結晶４１を通過し、出力部５０へ照射する。一方、超音波が印加されていない場合、入力部３４から入射されたレーザ光は、ＡＯ結晶４１で屈折せずに第２の光軸ａ２に沿ってＡＯ結晶４１を通過し、受光部６０へ照射する。

【0031】

この第１の光軸ａ１は第２の光軸ａ２と異なる。第１の光軸a１上に出力部５０を配置し、第２の光軸ａ２上に受光部６０を配置する。

【0032】

超音波発生部４２は、ＡＯ結晶４１に超音波を印加するように配置されている。超音波スイッチ４３は、電源及び超音波発生部４２に電線４５によって接続している。超音波スイッチ４３が、超音波発生部４２と電源との接続回路（図示せず）もしくは電源自体をオン及びオンして、超音波発生部４２を作動及び停止させる。なお、超音波スイッチ４３は、電源及び超音波発生部４２に、図５に示すように直接、接続していてもよいし、電線４５以外の接続部材によって接続していてもよい。

【0033】

超音波吸収部４４は、超音波発生部４２との間にＡＯ結晶４１を挟んで、超音波発生部４２が配置されているＡＯ結晶４１の面と反対の面に配置されている。超音波吸収部４４が、超音波発生部４２から与えられてＡＯ結晶４１を通過する超音波を吸収することにより、所定の振動数及び所定の音速の超音波がＡＯ結晶４１を伝搬することができる。

【0034】

出力部５０は、ケース７０内のＡＯ結晶４１で屈折したレーザ光が入射し、且つ、入射したレーザ光がケース７０外へ射出されるように、ケース７０の壁に配置されている。この実施の形態では、出力部５０と受光部６０との間にミラー５１が配置されている。ミラー５１は、ＡＯ結晶４１で屈折したレーザ光がミラー５１において受光部６０と反対側へ反射されて出力部５０に入射するように配置されている。このように、レーザ光をミラー５１で受光部６０と反対側へ反射することにより、出力部５０を受光部６０から離すことができる。このため、ＡＯ結晶４１に超音波を印加しているにも係わらず、レーザ光が受光部６０に照射されずに出力部５０に照射されることを確実に防止することができる。

【0035】

出力部５０は、光ファイバ（第２光ファイバ５２）によりケース７０の外にあるロケットモータ２０に接続している。ロケットモータ２０は、燃焼してロケットに推力を与える推進剤２１、及び、推進剤２１を点火する点火薬２２を搭載している。なお、出力部５０は、直接又は第２光ファイバ５２以外の接続部材でケース７０に接続されていてもよい。

【0036】

受光部６０は、ＡＯ結晶４１で屈折せずにレーザ光が入射するように、入力部３４との間にＡＯ結晶４１を挟んでケース７０内に配置されている。例えば、受光部６０は、光検出センサ及び光電変換素子等のレーザ光を検出するセンサ６１の受光素子である。

【0037】

センサ６１は、レーザスイッチ３２へ検知信号を送信可能に信号線６２により接続されている。センサ６１は、受光部６０で受光したレーザ光を検知し、検出結果をレーザスイッチ３２へ出力する。レーザスイッチ３２は、検出結果が所定条件を満たすとレーザ光源３１を停止する。

【0038】

このレーザ光源３１を停止する条件は、１つ又は複数の条件の組み合せであってもよい。この条件として、例えば、センサ６１がレーザ光の光量を検出する場合、レーザスイッチ３２は、この検出された光量が所定量以上の場合にレーザ光源３１を停止するようにしてもよい。

【0039】

＜切換部におけるレーザ光の切り換え＞
図２に示すように、ＡＯ結晶４１は、超音波の印加により屈折率を変化させる。超音波が印加されていない場合、入力部３４から入射したレーザ光は、ＡＯ結晶４１で屈折せずにＡＯ結晶４１を直線状に通過して出射し、受光部６０へ照射される。このＡＯ結晶４１を出射するレーザ光の第２の光軸ａ２は、入力部３４から入射したレーザ光の光軸ａ０と一致する。

【0040】

一方、図１に示すように、超音波が印加されると、入力部３４から入射したレーザ光は、ＡＯ結晶４１で屈折してＡＯ結晶４１を出射し、出力部５０へ照射される。ＡＯ結晶４１を出射するレーザ光の第１の光軸ａ１は、入力部３４により照射されたレーザ光の光軸ａ０の延長線に（第２の光軸ａ２）対して傾斜する。

【0041】

この傾斜角度の半角は、ブラッグ角θｂである。θｂ＝λｆ／２Ｖと表すことができる。ここで、λはレーザ光の波長であり、ｆは超音波の振動数であり、ＶはＡＯ結晶４１中の超音波の速さ（音速）である。

【0042】

例えば、レーザ光の波長λが１．０８μｍであり、超音波の振動数ｆが５００ＭＨｚであり、モリブデン酸鉛のＡＯ結晶４１中の音速Ｖが３．６３ｍｍ／ｕｓである。この場合、ブラッグ角θｂは８．４ｄｅｇとなる。

【0043】

なお、レーザ光の波長λをより長く、超音波の振動数ｆをより高く、ＡＯ結晶４１中の音速Ｖをより小さくすることにより、ブラッグ角θｂを大きくすることができる。これにより、受光部６０と出力部５０との間隔を広げて、これらを離すことができる。このため、ＡＯ結晶４１に超音波を印加していないにも係わらず、レーザ光が出力部５０に照射されてしまうことを一層確実に防止することができる。

【0044】

＜レーザ切換装置の動作＞
図１に示すように、レーザ切換装置１０を動作させる場合、まず、超音波スイッチ４３をオンにする。これにより、超音波発生部４２が超音波を発生し、この超音波によって、屈折したレーザ光の第１の光軸ａ１上にミラー５１が位置するようにＡＯ結晶４１の屈折率が変化する。

【0045】

この状態で、レーザスイッチ３２をオンにすると、レーザ光源３１がレーザ光を発生する。レーザ光は、レーザ光源３１から第１光ファイバ３３を通り入力部３４に達し、入力部３４からケース７０内に入射される。入射されたレーザ光は、コリメートレンズ３５で平行光に変換されて、ＡＯ結晶４１に向かう。レーザ光は、ＡＯ結晶４１で屈折されて、ミラー５１へ照射され、ミラー５１で出力部５０側へ入射される。出力部５０に達したレーザ光は、出力部５０を介してケース７０の外の第１光ファイバ３３を通って、ロケットモータ２０へ出力される。ここで、レーザ光は、ロケットモータ２０の点火薬２２に照射されて、点火薬２２を点火し、推進剤２１を燃焼する。

【0046】

一方、図２に示すように、超音波スイッチ４３がオフに設定されている場合、超音波発生部４２で超音波が発生しない。このため、ＡＯ結晶４１の屈折率が変化せず、ＡＯ結晶４１を通過するレーザ光の第２の光軸ａ２上に受光部６０が位置する。このため、この状態で、仮に、レーザスイッチ３２がオンされて、レーザ光が入力部３４からＡＯ結晶４１に入射しても、レーザ光はＡＯ結晶４１で屈折せずに、センサ６１の受光部６０へ照射される。

【0047】

センサ６１は、受光部６０で受光したレーザ光の光量を検知し、光量が所定量以上の光量に達すると、検知信号をレーザスイッチ３２へ信号線６２を介して出力する。レーザスイッチ３２は、検知信号を受けて、オフに切り換わる。これにより、レーザ光源３１が停止し、レーザ光の照射が止まる。

【0048】

＜作用、効果＞
上記構成のレーザ切換装置１０では、ＡＯ結晶４１は、透光性であるため、レーザ光をほとんど吸収しない。よって、レーザ光のエネルギ蓄積によるＡＯ結晶４１の損傷がほとんどなく、レーザ切換装置１０の安全性が維持される。

【0049】

さらに、ユーザが意図せずに、超音波スイッチ４３がオフの状態でレーザスイッチ３２がオンになると、レーザ光はセンサ６１の受光部６０に照射される。この場合、受光部６０で受光したレーザ光の光量が所定量以上の光量に達すると、センサ６１はレーザスイッチ３２をオフに切り換える。これにより、ユーザの意図に反したレーザ光の照射は停止され、レーザ切換装置１０の安全性が担保される。また、これによって、レーザ光によるＡＯ結晶４１へのエネルギ蓄積時間を抑えることができる。

【0050】

また、入力部３４からのレーザ光の光軸ａ０上に受光部６０があって出力部５０がない。このため、超音波スイッチ４３等の故障により超音波がＡＯ結晶４１に印加されない場合、入力部３４からのレーザ光は受光部６０に達して出力部５０には入射されない。よって、故障などの異常事態であってもレーザ切換装置１０の安全性が保たれる。

【0051】

さらに、ロケットモータ２０とレーザ切換装置１０が第２光ファイバ５２により接続されているため、ロケットモータ２０の点火薬２２とレーザ切換装置１０の電線３６、４５とを離して配置することができる。このため、電線３６、４５による漏電が生じても、漏洩電流により点火薬２２が点火してしまうことが防止でき、レーザ切換装置１０の安全性がさらに向上する。また、第２光ファイバ５２は出力部５０からのレーザ光を任意の位置に導くことができるため、点火薬２２の設置位置の自由度を高めることができる。

【0052】

また、ＡＯ結晶４１の回転等の移動をさせる必要がなく、この移動スペースが必要なく、レーザ切換装置１０の大型化を抑制することができる。また、回転機構の固着による不意のレーザ照射が起きる故障モードをなくすことができる。

【0053】

また、レーザ切換装置１０から高出力のレーザ光がロケットモータ２０へ出力するため、ロケットモータ２０の点火薬２２がレーザ光により短時間で着火し、精密なタイミングで点火薬２２を点火することができる。

【0054】

さらに、レーザ光を偏光させる等が必要なく、レーザ光源３１の制限を受けにくい。

【0055】

（実施の形態２）
実施の形態１に係るレーザ切換装置１０では、超音波スイッチ４３をオンにしてからレーザスイッチ３２をオンにしてレーザ光を出力部５０から出力していた。これに対し、実施の形態２に係るレーザ切換装置１０では、レーザスイッチ３２をオンにしてから超音波スイッチ４３をオンにしてレーザ光を出力部５０から出力する。

【0056】

また、実施の形態２に係るレーザ切換装置１０では、図３に示すように、センサ６１は、レーザスイッチ３２と信号線６２により接続されておらず、受光部６０で検知した光量を表示する表示部６３に接続されている。

【0057】

具体的には、レーザ光を出力部５０から出力する場合、レーザスイッチ３２をオンに設定する。このレーザスイッチ３２からの信号によりレーザ光源３１が作動し、レーザ光源３１においてレーザ光が発生する。

【0058】

レーザ光は、レーザ光源３１から第２光ファイバ５２を通り入力部３４に至り、入力部３４から照射される。このレーザ光はコリメートレンズ３５を介してＡＯ結晶４１に入射する。ここでは、超音波スイッチ４３がオフに設定されているため、超音波がＡＯ結晶４１に印加されておらず、ＡＯ結晶４１の屈折率は変化してない。このため、レーザ光は、ＡＯ結晶４１で屈折せずに、センサ６１の受光部６０へ入射する。

【0059】

センサ６１は、受光部６０により受光されたレーザ光の光量を検知し、表示部６３に表示する。レーザ光源３１で発生するレーザ光の光量は、安定するまで時間がかかり、作動開始からの時間の経過とともに上昇してから一定になる。そこで、表示部６３に表示されているレーザ光の光量に基づきユーザは、所望のタイミングで超音波スイッチ４３にオンに設定する。

【0060】

これにより、ＡＯ結晶４１の屈折率が変化して、レーザ光はＡＯ結晶４１で屈折し、ミラー５１を介して出力部５０に至り、出力部５０から出力される。出力されたレーザ光は、第２光ファイバ５２を通りロケットモータ２０へ入射し、ロケットモータ２０の点火薬２２を点火する。

【0061】

上記構成のレーザ切換装置１０では、超音波の印加によりＡＯ結晶４１の屈折率を変化させる時間は、所望の光量を発生するまでのレーザ光源３１の起動時間よりも短く、例えば、μｓ〜ｎｓ（１０^-6〜１０^-9ｓ）オーダである。このため、レーザ光源３１を予め起動した状態でＡＯ結晶４１に超音波を印加して屈折率を変化させることにより、ＡＯ結晶４１で屈折して出力部５０からレーザ光が出力するタイミングを一層高精度に所望のタイミングと合わせることができる。

【0062】

また、表示部６３に表示されたレーザ光の光量によって、所望の光量のレーザ光が発生していることを確認した上で、超音波を印加して、レーザ光を屈折させて出力部５０から出力させることができる。

【0063】

なお、実施の形態２に係るレーザ切換装置１０は、実施の形態１に係るレーザ切換装置１０と同じ構成を有する点については、このレーザ切換装置１０と同様の作用、効果を奏する。

【0064】

（実施の形態３）
実施の形態３に係るレーザ切換装置１０は、図４に示すように、実施の形態１に係るレーザ切換装置１０に相当する第１装置部分１１と実施の形態２に係るレーザ切換装置１０に相当する第２装置部分１２とを組み合わせた構成を備えている。ただし、第１装置部分１１の出力部５０は、第２装置部分１２の入力部３４に接続している。また、第２装置部分１２は、レーザ光源３１、レーザスイッチ３２、第１光ファイバ３３を備えず、入力部３４がレーザ光源３１ではなく第１装置部分１１の出力部５０に接続している。

【0065】

このレーザ切換装置１０では、レーザ光を出力部５０から出力する場合、まず、第１装置部分１１の超音波スイッチ４３をオンに設定して、超音波発生部４２からＡＯ結晶４１に超音波を印加させて、ＡＯ結晶４１の屈折率を変化させる。そして、レーザスイッチ３２をオンにして、レーザ光源３１でレーザ光を発生させて、入力部３４からＡＯ結晶４１へレーザ光を入射する。このＡＯ結晶４１でレーザ光は屈折し、出力部５０へ照射される。

【0066】

レーザ光は、第１装置部分１１の出力部５０から第２光ファイバ５２を通り、第２装置部分１２の入力部３４へ導かれる。この第２装置部分１２において、レーザ光は入力部３４からＡＯ結晶４１に照射される。ここでは、超音波スイッチ４３がオフになっており、超音波発生部４２からＡＯ結晶４１に超音波が印加されていないため、レーザ光はＡＯ結晶４１を通過してセンサ６１の受光部６０へ至る。センサ６１は、受光したレーザ光の光量を検知し、これを表示部６３に表示する。

【0067】

表示部６３に表示された光量に基づき、ユーザは超音波スイッチ４３をオンにする。これにより、超音波発生部４２からＡＯ結晶４１に超音波が印加され、ＡＯ結晶４１の屈折率が変化する。このため、レーザ光は、ＡＯ結晶４１で屈折し、ミラー５１を介して出力部５０に照射される。そして、レーザ光は、出力部５０から光ファイバ（第３光ファイバ５３）を介してロケットモータ２０へ出力され、この点火薬２２を点火する。

【0068】

上記構成のレーザ切換装置１０では、第１装置部分１１でレーザ光の出力の安全性が担保され、第２装置部分１２でレーザ光を高精度なタイミングで出力することができる。

【0069】

なお、実施の形態３に係るレーザ切換装置１０は、実施の形態１及び２に係るレーザ切換装置１０と同じ構成を有する点については、各レーザ切換装置１０と同様の作用、効果を奏する。
（その他の実施の形態）

【0070】

上記全実施の形態では、切換部４０に１つのＡＯ結晶４１が設けられていたが、ＡＯ結晶４１の数はこれに限定されず、切換部４０に複数のＡＯ結晶４１が設けられていてもよい。この場合、各ＡＯ結晶４１に超音波発生部４２及び超音波吸収部４４が設けられている。また、入力部３４側に配置されているＡＯ結晶４１で屈折されたレーザ光が入射され、入射されたレーザ光が受光部６０側と反対側へ屈折されるように、複数のＡＯ結晶４１が配置されている。これにより、各ＡＯ結晶４１で受光部６０側と反対側へ屈折されるため、出力部５０を受光部６０から離すことができる。なお、複数の超音波発生部４２に１つの超音波スイッチ４３が接続されていてもよい。また、ＡＯ結晶４１と出力部５０との間にミラー５１が設けられていなくてもよい。

【0071】

上記全実施の形態では、出力部５０と点火薬２２との間のレーザ光の光路は各光ファイバ５２、５３であったが、光路はこれに限定されない。例えば、出力部５０からのレーザ光が点火薬２２に照射されるように、出力部５０と点火薬２２との間を離して配置してもよい。これにより、出力部５０と点火薬２２との間にレーザ光の光路が設けられる。この場合も、各光ファイバ５２、５３によりレーザ切換装置１０と点火薬２２との間を空けることができるため、レーザ切換装置１０の漏洩電流により点火薬２２が点火することを防止することができる。

【0072】

さらに、図６に示すように、第２光ファイバ５２に代えて、出力部５０と点火薬２２との間にミラー１５２を配置してもよい。これにより、出力部５０と点火薬２２との間の光路において、ミラー１５２によって出力部５０からのレーザ光を任意の位置に導くことができるため、点火薬２２の設置位置の自由度を高めることができる。

【0073】

上記全実施の形態では、出力部５０からのレーザ光の光路が形成される対象物として、レーザ光により着火される被着火物の点火薬２２を用いたが、対象物としてはこれに限定されない。例えば、対象物は、出力部５０からのレーザ光が照射される被照射物であってもよい。

【0074】

図７に示すように、出力部５０を第２光ファイバ５２によりレーザ兵器等の照射部１２０と接続し、この照射部１２０から被照射物１２２へレーザ光を照射するようにしてもよい。この照射部１２０からのレーザ光により照射される被照射物１２２が対象物になる。この場合も、出力部５０と被照射物１２２との間には、光路が設けられればよいため、第２光ファイバ５２に代えてミラー等を設けてもよいし、第２光ファイバ５２と共にミラー等を設けてもよいし、何も設けなくてもよい。このようなレーザ切換装置１０では、整備中等、ユーザの意図に反し照射されることが防止されるため、レーザ切換装置１０からレーザ光が照射されることに対する安全性も確保することができる。

【0075】

上記全実施の形態では、出力部５０にロケットモータ２０が接続されていたが、何も接続されていなくてもよい。何も接続されていない場合、レーザ切換装置１０は、出力部５０からレーザ光がレーザ切換装置１０の外に出力されるレーザ兵器等として用いられる。

【0076】

上記全実施の形態では、点火薬２２は、出力部５０に接続されるロケットモータ２０に配置されていたが、点火薬２２の位置はこれに限定されない。例えば、ミラー５１及び出力部５０等の位置のように、ＡＯ結晶４１により屈折したレーザ光が達する位置にあればよい。

【0077】

上記全実施の形態では、ＡＯ結晶４１と出力部５０との間にミラー５１が配置されていたが、ミラー５１は配置されていなくてもよい。この場合、出力部５０はミラー５１の位置に配置されれば、ＡＯ結晶４１で屈折したレーザ光が出力部５０に照射される。これによりＡＯ結晶４１で屈折したレーザ光がそのまま出力部５０に入射されるため、ミラー５１の反射による光量の減少を抑制し、高出力のレーザ光を出力部５０は照射することができる。

【0078】

上記全実施の形態では、超音波がＡＯ結晶４１に印加されていないとき、ＡＯ結晶４１でレーザ光は屈折しなかった。ただし、ＡＯ結晶４１に超音波が印加されている場合とされていない場合とでＡＯ結晶４１の屈折率が異なれば、超音波がＡＯ結晶４１に印加されていないときに、レーザ光がＡＯ結晶４１において屈折してもよい。この場合、超音波がＡＯ結晶４１に印加されていないときに、ＡＯ結晶４１で屈折したレーザ光の第１の光軸ａ１上に受光部６０が配置される。

【0079】

なお、上記全実施の形態は、互いに相手を排除しない限り、互いに組み合わせてもよい。上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施の形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造及び／又は機能の詳細を実質的に変更できる。

【産業上の利用可能性】

【0080】

本発明のレーザ切換装置は、大型化を抑制しつつ切り換えが可能であり、かつ、高出力レーザであってもより高い安全性を確保することができるレーザ切換装置等として有用である。

【符号の説明】

【0081】

１０ ：レーザ切換装置
２０ ：ロケットモータ（内燃機関）
２２ ：点火薬（対象物）
３１ ：レーザ光源
３２ ：レーザスイッチ
４１ ：ＡＯ結晶
４２ ：超音波発生部
４３ ：超音波スイッチ
５０ ：出力部
５２ ：第２光ファイバ（光ファイバ、光路）
５３ ：第３光ファイバ（光ファイバ、光路）
６０ ：受光部
６１ ：センサ
６３ ：表示部
１２２ ：被照射物（対象物）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】