СПОСОБ ЗАЩИТЫ ОЭС ОТ МОЩНОГО ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ Российский патент 2019 года по МПК H04N5/238 H01L31/232 G02B5/20 

Изобретение относится к области защиты оптико-электронных средств (ОЭС) от мощных оптических излучений.

Известен способ защиты приемника оптического излучения (см., например, [1]), основанный на приеме входного оптического потока матричным фотоприемным устройством (МФПУ), измерении величины i_i выходного сигнала каждого i-го чувствительного элемента (ЧЭ) МФПУ, где - номер ЧЭ МФПУ, N - количество ЧЭ в МФПУ, и сравнении ее значения с пороговым i_П, закрытии при превышении величины i_j выходного сигнала j-ого ЧЭ МФПУ порогового значения i_П j-ой части входного оптического потока, где - номер ЧЭ МФПУ, выходной сигнал которого превысил пороговое значение и номер части входного оптического потока падающего на этот ЧЭ МФПУ, периодическом открытии j-ой части входного оптического потока и измерении величины i_j выходного сигнала j-го ЧЭ МФПУ, закрытии при i_j≥i_П j-ой части входного оптического потока, оставлении при i_j<i_П j-ой части входного оптического потока открытой. Недостатком способа является осуществление эффективного процесса защиты от мощного оптического излучения только МФПУ, что ограничивает его применения для широкого класса оптико-электронных средств. Например, для одноэлементных приемников способ осуществляет временное перекрытие всего входного потока оптического излучения и его заявленный технических результат теряется. В случае применения лазерных средств по ОЭС с контролем эффективности отсутствие эффектов поражения от мощного лазерного излучения может привести к повторному воздействию.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ защиты фотоприемника (см., например, [2]), основанный на локальном прожиге лазерным излучением при превышении пороговой лучистойстойкости металлической зеркальной пленки толщиной соизмеримой с глубиной проникновения излучения и отводе части лазерного излучения через образованное отверстие. Недостатком способа является отсутствие имитации процесса разрушения фотоприемника, что случае применения лазерных средств по ОЭС с контролем эффективности, отсутствие эффектов от лазерного излучения может привести к повторному воздействию.

Техническим результатом, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, является повышение эффективности защиты ОЭС от поражения лазерным излучением.

Технический результат достигается тем, что в известном способе защиты ОЭС от мощного лазерного излучения, основанном на приеме оптического излучения ОЭС, пропускают оптическое излучение через заранее установленный перед элементом из состава ОЭС с минимальным значением лучевой стойкости E_Эmin и временем разрушения под воздействием оптического излучения равным t_Эраз защитный элемент со значениями лучевой стойкости Е_ЗЭ и времени разрушения под воздействием оптического излучения t_ЗЭраз меньше значений Е_Эmin и t_Эраз соответственно, пропускающий оптическое излучение мощностью не превышающей значение Е_3Э и имеющий спектральные параметры своего и отражаемого оптических излучений, сопровождающие процесс разрушения под воздействием оптического излучения мощностью превышающей значение Е_ЗЭ, идентичные элементу с минимальным значением E_Эmin, защищают при воздействии оптического излучения мощностью превышающей значение E_ЗЭ ОЭС разрушением защитного элемента и имитируют разрушение элемента с минимальным значением E_Эmin, заменяют при разрушении защитного элемента под воздействием оптического излучения новым.

Сущность предлагаемого способа заключается в следующем. Защита ОЭС осуществляется введением в его состав защитного элемента 4, изготовленного из материалов с обобщенными спектральными характеристиками и параметрами лучевой стойкости, позволяющими защитить элемент ОЭС с минимальным значением лучевой стойкости от поражения мощным лазерным излучением и имитировать его поражение.

При реализации возможности контроля результатов воздействия лазерного излучения, отсутствие признаков поражения провоцирует повторное его применение (см., например, [3, стр. 264-266], [4, стр. 66-71]). Следовательно, воспроизведение дополнительного признака, определяющего имитацию результатов воздействием мощного оптического излучения на ОЭС повысит эффективность его защиты и снизит вероятность повторного воздействия лазерным излучением.

Заявленный способ поясняется схемой, представленной на фигуре 1, где приняты следующие обозначения: 1 - источник мощного лазерного излучения и сопряженное с ним оптико-электронное локационное средство с контролем состояния ОЭС на воздействие лазерного излучения (ИМЛИ и ОЭЛС); 2 - ОЭС; 3 - формирующая оптика; 4 - защитный элемент; 5 - элемент ОЭС с минимальным значением лучевой стойкости (например, фотоприемник, находящийся в фокусе объектива ОЭС); 6 - блок контроля факта срабатывания защитного элемента. На фигуре 1 исключены элементы ОЭС, ненесущие смысловой нагрузки для раскрытия сущности изобретения и в качестве элемента с минимальным значением лучевой стойкости E_Эmin без защитного элемента 4 используется фотоприемник 5, время разрушения под воздействием лазерного излучения которого составляет t_Эраз. Защитный элемент 4, имеет спектральные характеристики отражения лазерного излучения и своего излучения при разрушения под воздействием лазерного излучения идентичные элементу (фотоприемнику 5) из состава ОЭС с минимальным значением E_Эmin, но значение его лучевой стойкости Е_ЗЭ и времени разрушения t_ЗЭраз меньше значений E_Эmin и t_Эраз. При этом защитный элемент 4 «прозрачен» для излучения спектрального диапазона функционирования ОЭС в целом.

ИМЛИ и ОЭЛС 1 осуществляет поиск ОЭС 2. При приеме отраженного от ОЭС 2 изучения ОЭЛС 1 идентифицирует его и облучает мощным лазерным изучением. Мощное лазерное изучение ИМЛИ 1 попадает на ОЭС 2, которое фокусируется через введенный в состав ОЭС 2 защитный элемент 4 на фотоприемнике 5. Так как защитный элемент 4 по своим характеристикам «разрушается» быстрее чем фотоприемник 5, то его 4 процессы разрушения выполняют защитную функцию для фотоприемника 5. При этом спектральные параметры своего излучения и отраженного излучения, сопровождающие процесс разрушения защитного элемента 4 вводят в заблуждения ОЭЛС 1, как при пассивной, так и активной локации ОЭС. Защитные функции защитного элемента 4 базируются на процессах разрушения, связанных с изменением характеристик пропускной способности под действием лазерного излучения, заключающиеся в плавлении, испарении и образовании плазменных образований материала, снижающих энергию падающего (прошедшего) излучения на фотоприемник 5. Для осуществления повторного процесса защиты ОЭС защитный элемент 4 заменяют новым, например, блок контроля факта срабатывания защитного элемента 6 осуществляет контроль состояния защитного элемента 6 по температурным и временным параметрам (резкий скачок температуры). Таким образом, введение в состав защитного элемента 4 с указанными выше характеристиками позволяет осуществить защиту ОЭС от мощного лазерного излучения и ввести в заблуждение ИМЛИ и ОЭЛС 1 о своем поражении.

На фигуре 2 изображена блок схема устройства, реализующего способ. Блок - схема включает: лазерный луч 7; N-элементный защитный диск 8 (на фигуре N=4), каждый элемент которого имеет термодатчик 10; поворотный привод 9; блок анализа сигналов фотоприемника 11; остальные обозначения соответствуют фигуре 1.

Устройство работает следующим образом. Мощное лазерное изучение 7 падает на N-элементный защитный диск 8. I-ый элемент защитного диска 8 под действием мощного лазерного излучения «разрушается» Изменение (нагревание) температуры i-ого элемента защитного диска 8 контролирует соответствующий i-ый термодатчик 10. Значения температуры i-ого элемента защитного диска 8 i-ый термодатчик 10 передает в блок контроля факта срабатывания защитного элемента 6. Блок контроля факта срабатывания защитного элемента 6 по значениям температуры определяет факт облучения ОЭС мощным лазерным излучением и вырабатывает сигнал в блок анализа сигналов фотоприемника 11 и поворотный привод 9. Поворотный привод 9 поворотом N-элементного защитного диска 8 заменяет поврежденных i-ый элемент «целым» (i+1-ым). Блок анализа сигналов фотоприемника 11 формирует решение, что значения выходных сигналов фотоприемника 5 содержит информацию воздействия мощного лазерного излучения, например, внезапная засветка изображения.

Таким образом, у заявляемого способа появляются свойства повышения эффективности защиты ОЭС от поражения лазерным излучением за счет введения в его состав защитного элемента, изготовленного из материалов с обобщенными спектральными характеристиками и параметрами лучевой стойкости, позволяющими защитить элемент ОЭС с минимальным значением лучевой стойкости от поражения мощным лазерным излучением и имитировать его поражение. Тем самым, предлагаемый авторами, способ устраняет недостатки прототипа.

Предлагаемое техническое решение является новым, поскольку из общедоступных сведений неизвестен способ защиты ОЭС от мощного лазерного излучения, основанный на приеме оптического излучения ОЭС, пропускании оптического излучения через заранее установленный перед элементом из состава ОЭС с минимальным значением лучевой стойкости E_Эmin и временем разрушения под воздействием оптического излучения равным t_Эраз защитный элемент со значениями лучевой стойкости Е_ЗЭ и времени разрушения под воздействием оптического излучения t_ЗЭраз меньше значений E_Эmin и t_Эраз соответственно, пропускающий оптическое излучение мощностью не превышающей значение Е_ЗЭ и имеющий спектральные параметры своего и отражаемого оптических излучений, сопровождающие процесс разрушения под воздействием оптического излучения мощностью превышающей значение Е_ЗЭ, идентичные элементу с минимальным значением E_Эmin, защите при воздействии оптического излучения мощностью превышающей значение Е_ЗЭ ОЭС разрушением защитного элемента и имитации разрушения элемента с минимальным значением E_Эmin, замене при разрушении защитного элемента под воздействием оптического излучения новым.

Предлагаемое техническое решение практически применимо, так как для его реализации могут быть использованы типовые электронные узлы и оптические элементы. Например, в качестве материала для защитного элемента могут использоваться фуллерены, композитные материалы с наночастицами различного вещества и др., сочетание оптических свойств которых позволяет в зависимости от требуемых энергетических параметров обеспечить необходимые «пропускные и защитные» характеристики (см., например, [5]).

1 Пат. 2363017 RU, МПК H04N 5/238, H01L 31/0232. Способ защиты приемника оптического излучения / Ю.Л. Козирацкий, А.Ю. Козирацкий, П.Е. Кулешов, Р.Г. Хильченко, Д.В. Прохоров, Д.Е. Столяров; заявитель и патентообладатель ВУНЦ ВВС «ВВА им. проф. Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина». - №2016107511; заявл. 01.03.16; опубл. 16.11.17, Бюл. №32. - 11 с.

2 Чесноков В.В., Чесноков Д.В., Шлишевский В.Б. Пленочные пассивные оптические затворы для защиты приемников изображения от ослепления / В.В. Чесноков, Д.В. Чесноков, В.Б. Шлишевский // Оптический журнал. 2011. - №78,6. - С. 39-46.

3 Козирацкий Ю.Л., Гревцев А.И., Донцов А.А., Иванцов А.В., Козирацкий А.Ю., Кулешов П.Е. и др. Обнаружение и координатометрия оптико-электронных средств, оценка параметров их сигналов. М.: «ЗАО «Издательство «Радиотехника», 2015, 456 с.

4 Чернухо И.И., Козирацкий Ю.Л., Прохоров Д.В., Курьянов И.Ю., Алабовский А.В. Обоснование устройства контроля степени проникновения лазерного луча в многослойный материал на основе пассивной локации / И.И. Чернухо, Ю.Л. Козирацкий, Д.В. Прохоров, И.Ю. Курьянов, А.В. Алабовский // Радиотехника. - 2015. - №12. - С. 66-71.

5 Белоусова И.М., Данилов О.Б., Сидоров А.И. Нелинейно-оптические ограничители лазерного излучения / И.М. Белоусова, О.Б. Данилов, А.И. Сидоров // Оптический журнал. 2009. - №76,4. - С. 71-85.

Изобретение относится к области защиты оптико-электронных средств (ОЭС) и касается способа защиты ОЭС от мощного лазерного излучения. Способ заключается в приеме оптического излучения оптико-электронным средством и пропускании оптического излучения через защитный элемент, установленный перед элементом из состава оптико-электронного средства, имеющим минимальные значения лучевой стойкости и времени разрушения под воздействием оптического излучения. Защитный элемент имеет лучевую стойкость и время разрушения меньше соответствующих значений защищаемого элемента. Защитный элемент имеет спектральные параметры своего и отражаемого оптических излучений, сопровождающих процесс его разрушения под воздействием оптического излучения, идентичные соответствующим параметрам защищаемого элемента. Защита ОЭС от мощного лазерного излучения осуществляется за счет разрушения защитного элемента и имитации разрушения защищаемого элемента. Разрушенный защитный элемент заменяют новым защитным элементом. Технический результат заключается в повышении эффективности защиты ОЭС от поражения лазерным излучением. 2 ил.

Способ защиты ОЭС от мощного лазерного излучения, основанный на приеме оптического излучения оптико-электронным средством, отличающийся тем, что пропускают оптическое излучение через заранее установленный перед элементом из состава оптико-электронного средства с минимальным значением лучевой стойкости E_Эmin и временем разрушения под воздействием оптического излучения, равным t_Эраз, защитный элемент со значениями лучевой стойкости Е_ЗЭ и времени разрушения под воздействием оптического излучения t_ЗЭраз меньше значений E_Эmin и t_Эраз соответственно, пропускающий оптическое излучение мощностью, не превышающей значение Е_ЗЭ, и имеющий спектральные параметры своего и отражаемого оптических излучений, сопровождающие процесс разрушения под воздействием оптического излучения мощностью, превышающей значение Е_ЗЭ, идентичные элементу с минимальным значением E_Эmin, защищают при воздействии оптического излучения мощностью, превышающей значение Е_ЗЭ, оптико-электронное средство разрушением защитного элемента и имитируют разрушение элемента с минимальным значением E_Эmin, заменяют при разрушении защитного элемента под воздействием оптического излучения новым.