СПОСОБ ЗАЩИТЫ ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВ ОТ МОЩНЫХ ЛАЗЕРНЫХ КОМПЛЕКСОВ Российский патент 2021 года по МПК G01S7/00 

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

Известен способ защиты фотоприемника (см., например, [1]), основанный на локальном прожиге лазерным излучением при превышении пороговой лучистой стойкости металлической зеркальной пленки толщиной соизмеримой с глубиной проникновения излучения и отводе части лазерного излучения через образованное отверстие. Недостатком способа является одноразовость защитного элемента, что исключает количество циклов повторной защиты ОЭС без замены защитного элемента.

Известен способ защиты приемника оптического излучения (см., например, [2]), 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_n 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 7-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 низкий порог лучевой стойкости, не исключающий «прожиг» защитного элемента и дальнейшее поражения ОЭС.

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

Технический результат достигается тем, что в известном способе защиты ОЭС от МЛК, основанном на приеме оптических излучений ОЭС, осуществляют примем оптических излучений ОЭС через дополнительный объектив, установленный в плоскости размещения ОЭС на расстоянии от основного объектива ОЭС R≥R_min, где R_min - минимальное значение радиуса зоны относительно положения основного объектива ОЭС, за пределами которой поток падающего мощного лазерного излучения (МЛИ) не поразит ОЭС на заданной дистанции непоражения, принимают через дополнительный объектив ОЭС локационное излучение МЛК и измеряют его параметры, по значениям параметров локационного излучения МЛК определяют момент времени облучения ОЭС МЛИ МЛК и в момент времени облучения ОЭС МЛИ МЛК осуществляют примем оптических излучений ОЭС через основной объектив.

Сущность предлагаемого способа заключается в следующем. Гарантированная защита ОЭС от поражения оптическим излучением обеспечивается ОЭС за счет смещения точки наведения МЛИ на основе использования вынесенных элементов формирующей оптики ОЭС на требуемое удаление.

С системных позиций мощный лазерный комплекс (МЛК) включает две основные подсистемы (см., например, [3, стр. 254-256]): подсистема поиска, обнаружения, оценки параметров и распознавания ОЭС (информационного обеспечения); подсистема формирования, генерации и наведения поражающего излучения (поражения). Каждая из подсистем в силу внешний и внутренних факторов вносит свой вклад в точность наведения узкого луча поражающего канала и удержания его в требуемом направлении. Соответственно, точность наведения луча МЛИ влияет на величину потока оптического излучения на входе ОЭС [4, 5]. Следовательно, смещение точки наведения позволит снизить поток излучения на входе ОЭС до требуемого уровня. Основным демаскирующим признаком ОЭС является ЭПР, позволяющая МЛК обнаружить и определить местоположение ОЭС (см., например, [6, стр. 11-36]). В ОЭС наиболее информативным для его локации (так и уязвимым для его поражения) является элемент, находящийся вблизи фокуса, как правило, это фотоприемник. В эквивалентном виде ОЭС, как объект локации, можно представить в виде объектива с фокусным расстоянием и коэффициентом пропускания и отражающей поверхности с коэффициентом отражения, расположенной в области фокальной плоскости объектива (см., например, [6, стр. 26-28]). Положение объектива относительно отражающей поверхности влияет как на величину отраженного сигнала, так и на направление его прихода. Изменение положения объектива относительно отражающей поверхности приведет к изменению направления прихода отраженного сигнала и к дополнительным ошибкам наведения МЛИ.

Заявленный способ поясняется схемой, представленной на фигуре 1, где приняты следующие обозначения: 1 - носитель ОЭС; 2 - ОЭС, включающее: 5 - дополнительный объектив ОЭС, 6 - основной объектив ОЭС; 7 - фотоприемное устройство (ФПУ) ОЭС; 3 - подстилающая поверхность; 4 - наземный МЛК; 8 - сектор просмотра подстилающей поверхности ОЭС; 9 - пятно освещенности носителя ОЭС и ОЭС МЛИ. На фигуре 1 исключены элементы ненесущие смысловой нагрузки для раскрытия сущности изобретения.

Рассмотрим ситуацию, когда ОЭС 2 является элементов воздушного комплекса наблюдения, выполняющего задачу в зоне действия наземного МЛК 4. ОЭС 2 с воздушного носителя 1 через дополнительный объектив 5 ведет просмотр подстилающей поверхности в секторе 8. МЛК 4 осуществляет локационный поиск ОЭС 2 и по направлению прихода отраженного сигнала определяет его местоположения. По результатам координатной оценки ОЭС 2 МЛК 4 формирует пространственные параметры излучения своего поражающего канала. В результате ошибка наведения поражающего канала МЛК 4 будет включать ошибку целеуказания, в которую войдет угловое смешение точки целеуказания за счет использования дополнительного объектива 5, установленного от основного 6 на расстоянии R. Тогда способ включает следующие процедуры: на этапе поиска и обнаружения МЛК 4 ОЭС 2 - ФПУ 7 принимает оптическое излучение через дополнительный объектив 5, на этапе поражения МЛК 4 ОЭС 2 - ФПУ 7 принимает оптическое излучение через основной объектив 6. Выполнение указанных процедур обеспечивается переключение оптических потоков за время между окончанием локации и началом поражения ОЭС 2 МЛК 4. При этом расстояние между объективами 5 и 6 обеспечивает снижение потока мощного лазерного излучения МЛК 4 до «безопасного уровня», так как объектив 6 расположен на краю области освещенности 9. В соответствии заявленным техническим результатом способ подразумевает следующие процедуры: осуществляют примем оптических излучений ОЭС 2 через дополнительный объектив 5, установленный в плоскости размещения ОЭС 2 на расстоянии от основного объектива 6 ОЭС 2 R>R_min, где R_min - минимальное значение радиуса зоны относительно положения основного объектива ОЭС 2, за пределами которой поток падающего мощного лазерного излучения «не поразит» ОЭС 2 на заданной минимальной дистанции непоражения L_mjn, принимают через дополнительный объектив ОЭС 2 локационное излучение МЛК 4 и измеряют его параметры, по значениям параметров локационного излучения МЛК 2 определяют момент времени облучения ОЭС 2 МЛИ МЛК 2 и в момент времени облучения ОЭС 2 МЛИ МЛК 2 осуществляют примем оптических излучений ОЭС 2 через основной объектив 6.

Например, минимальное значение R_min, обеспечивающее эффективную защиту ОЭС от МЛК рассматриваемым способом при условии, что интенсивность мощного лазерного излучения имеет гауссово распределение и закон ошибок наведения релеевский вид, можно определить с помощью выражения

где Р₀ - известное значение мощности потока МЛИ МЛК; L_min - заданная минимальная дистанция защиты ОЭС от МЛК; β - известная угловая средняя квадратичная ошибка наведения луча МЛИ МЛК; I_П - известное пороговое значение интенсивности МЛИ на входе ОЭС, при котором происходит поражение ОЭС; α_Σ - суммарный показатель энергетического ослабления (потерь) МЛИ в атмосфере; р_з - заданная вероятность защищенности ОЭС от МЛК.

Так, например, для типовых исходных значений Р₀=10 Вт, L_min=200 м, р_пор=0,95 β=2×10^-4 рад, I_П=10 Вт/м², α_Σ≈min, составит R_mia=0,526 м, а при увеличении в два раза Р₀=20 Вт - R_min=0,744 л/, что реализуемо практически на любом носителе ОЭС.

На фигуре 2 изображена блок схема варианта устройства, реализующего способ. Блок - схема включает: оптический переключатель потоков 10, блок обнаружения излучений МЛК и оценки их параметров 11, блок управления 12, остальные обозначения соответствуют фигуре 1.

Устройство работает следующим образом. ФПУ 7 принимает оптические излучения через вынесенный объектив 5. Блок обнаружения излучений МЛК и оценки их параметров 11 фиксирует факт обучения локационным сигналом ОЭС, измеряет его параметры, определяет местоположение МЛК и их значения передает в блок управления 12, который на основе априорно заданных параметрах о точности наведения и мощности МЛК оценивает возможный поток МЛИ на ФПУ 7. В случае превышения расчетного значения потока МЛИ порогового значения блок управления 12 в требуемый момент времени передает сигнал управления оптическому переключателю потоков 10 на подключение ФПУ 7 к основной объективу 6.

Таким образом, у заявляемого способа появляются свойства повышения эффективности защиты ОЭС от поражения оптическим излучением за счет смещения точки наведения МЛИ на основе использования вынесенных элементов формирующей оптики ОЭС на требуемое удаление. Тем самым, предлагаемый авторами, способ устраняет недостатки прототипа.

Предлагаемое техническое решение является новым, поскольку из общедоступных сведений неизвестен защиты ОЭС от МЛК, основанный на приеме оптических излучений ОЭС, осуществлении приема оптических излучений ОЭС через дополнительный объектив, установленный в плоскости размещения ОЭС на расстоянии от основного объектива ОЭС R≥R_min, где R_min - минимальное значение радиуса зоны относительно положения основного объектива ОЭС, за пределами которой поток падающего МЛИ не поразит ОЭС на заданной дистанции непоражения, приеме через дополнительный объектив ОЭС локационного излучения МЛК и измерении его параметров, определении по значениям параметров локационного излучения МЛК момента времени облучения ОЭС МЛИ МЛК и осуществлении в момент времени облучения ОЭС МЛИ МЛК приема оптических излучений ОЭС через основной объектив.

Предлагаемое техническое решение практически применимо, так как для его реализации могут быть использованы оптические и оптико-электронные блоки и устройства.

Литература

1 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.

2 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.

3 Добынкин В.Д., Куприянов А.И., Пономарев В.Г., Шустов Л.Н. Радиоэлектронная борьба. Силовое поражение радиоэлектронных систем / В.Д. Добынкин, А.И. Куприянов, В.Г. Пономарев, Л.Н. Шустов. Под ред. А.И. Куприянова. М.: Вузовская книга, 2007. 468 с.

4 Козирацкий Ю.Л. Оптимизация угла расходимости излучения лазерной локационной системы в условиях помех / Ю.Л. Козирацкий // Радиотехника. - 1994. - №3. - С.6-10.

5 Козирацкий Ю.Л., Козирацкий А.Ю., Кулешов П.Е. и др. Моделирование пространственного распределения лазерного излучения с многомодовым типом колебаний / Ю.Л. Козирацкий, А.Ю. Козирацкий, П.Е. Кулешов и др. // Антенны. - 2007. - №4 (119). - С. 54-56.

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

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться для защиты оптико-электронных средств от мощных оптических излучений. Технический результат состоит в повышении качества защиты оптико-электронных средств. Для этого принимают оптические излучения оптико-электронным средством, осуществляют прием оптических излучений оптико-электронным средством через дополнительный объектив, установленный в плоскости размещения оптико-электронного средства на расстоянии от основного объектива оптико-электронного средства R≥R_min, где R_min - минимальное значение радиуса зоны относительно положения основного объектива оптико-электронного средства, за пределами которой поток падающего мощного лазерного излучения не поразит оптико-электронное средство на заданной дистанции непоражения, принимают через дополнительный объектив оптико-электронным средством локационное излучение мощного лазерного комплекса и измеряют его параметры, определяют по значениям параметров локационного излучения мощного лазерного комплекса момент времени облучения оптико-электронного средства мощным лазерным излучением мощного лазерного комплекса и в момент времени облучения оптико-электронного средства мощным лазерным излучением мощного лазерного комплекса принимают оптические излучения оптико-электронного средства через основной объектив. 2 ил.

Способ защиты оптико-электронных средств от мощных лазерных комплексов, основанный на приеме оптических излучений оптико-электронным средством, отличающийся тем, что осуществляют прием оптических излучений оптико-электронным средством через дополнительный объектив, установленный в плоскости размещения оптико-электронного средства на расстоянии от основного объектива оптико-электронного средства R≥R_min, где R_min - минимальное значение радиуса зоны относительно положения основного объектива оптико-электронного средства, за пределами которой поток падающего мощного лазерного излучения не поразит оптико-электронное средство на заданной дистанции непоражения, принимают через дополнительный объектив оптико-электронным средством локационное излучение мощного лазерного комплекса и измеряют его параметры, по значениям параметров локационного излучения мощного лазерного комплекса определяют момент времени облучения оптико-электронного средства мощным лазерным излучением мощного лазерного комплекса и в момент времени облучения оптико-электронного средства мощным лазерным излучением мощного лазерного комплекса осуществляют прием оптических излучений оптико-электронным средством через основной объектив.