СПОСОБ ЗАЩИТЫ ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННОГО СРЕДСТВА ОТ ВОЗДЕЙСТВИЯ МОЩНОГО ИМПУЛЬСНОГО ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ Российский патент 2021 года по МПК H01L31/232 G02B5/20 

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

Известен способ защиты ОЭС от мощного лазерного излучения (МЛИ) (см., например, [1]), основанный на приеме оптического излучения ОЭС, пропускании оптического излучения через заранее установленный перед элементом из состава ОЭС с минимальным значением лучевой стойкости E_{Э min} и временем разрушения под воздействием оптического излучения равным t_Эpaз защитный элемент (ЗЭ) со значениями лучевой стойкости Е_ЗЭ и времени разрушения под воздействием оптического излучения t_ЗЭpaз меньше значений Е_{Э min} 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 Ε_{3Э min}, защите при воздействии оптического излучения мощностью превышающей значение Е_ЗЭ ОЭС разрушением ЗЭ и имитации разрушения элемента с минимальным значением Е_{Э min}, замене при разрушении ЗЭ под воздействием оптического излучения новым. Недостатком способа является ограниченное число защит от воздействия МЛИ, обусловленное конечным числом ЗЭ.

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 воздействия мощного импульсного лазерного излучения, основанном на приеме последовательности лазерных импульсов (ПЛИ), пропускании ПЛИ излучения через заранее установленный перед элементом из состава ОЭС с минимальным значением лучевой стойкости E_{Э min} ЗЭ со значением лучевой стойкости Е_ЗЭ меньше значения E_{Э min}, пропускающий ПЛИ энергетически не превышающей значение Е_ЗЭ, защите разрушением ЗЭ ОЭС при воздействии ПЛИ энергетически превышающей значение Е_ЗЭ, определяют начальный момент времени t_нЗЭ воздействия ПЛИ на ЗЭ и начальный момент времени t_pЗЭ разрушения ЗЭ ПЛИ, вычисляют интервал времени Δt между t_нЗЭ и t_pЗЭ, как Δt=t_pЗЭ-t_нЗЭ, определяют после разрушения ЗЭ начальный момент времени t_нУЭ последующего воздействия ПЛИ на элемент из состава ОЭС с минимальным значением лучевой стойкости Е_{Э min}, ограничивают длительность ПЛИ от момента времени t_нУЭ до момента времени t_нУЭ+Δt.

Сущность изобретения заключается в определении длительности ПЛИ, при которой происходит поражение ЗЭ и последующем ее ограничении до величины, обеспечивающей защиту ОЭС от воздействия МЛИ.

ПЛИ может воздействовать на различные конструктивные элементы ОЭС с целью их вывода из работоспособного состояния (см., например, [2, стр. 254-261], [3]). Уровень воздействия определяется лучевой стойкостью элементов конструкции ОЭС при воздействии ПЛИ (см., например, [4]). Как правило, это фотоприемники различного типа, находящиеся в около фокусной области (см., например, [5, стр. 35-46]).

На фигуре 1 представлена схема, поясняющая существо способа (где приняты следующие обозначения: 1 - ПЛИ на входе ЗЭ; 2 - ПЛИ на входе уязвимого элемента (УЭ) из состава ОЭС; 3 - ЗЭ; 4 - УЭ из состава ОЭС к воздействию ПЛИ (Р - мощность, t - время, Р_u - мощность одиночного импульса

ПЛИ на входе ЗЭ, Р_u1, Р_u2 - мощность импульсов ПЛИ на входе уязвимого элемента из состава ОЭС, t_нЗЭ - начальный момент времени воздействия импульса ПЛИ на ЗЭ, t_pЗЭ - начальный момент времени разрушения ПЛИ ЗЭ, t_нУЭ - начальный времени после разрушения ЗЭ последующего воздействия ПЛИ на уязвимый элемент из состава ОЭС, Δt - интервал времени между t_pЗЭ и t_нЗЭ).

На фигуре 1 исключены элементы ОЭС, ненесущие смысловой нагрузки для раскрытия сущности изобретения. ЗЭ 3 имеет значение лучевой стойкости Е_зэ меньше значения лучевой стойкости УЭ из состава ОЭС 4 Е_{Э min.} ПЛИ фокусируется, через введенный в состав ОЭС ЗЭ 3, на УЭ 4. Под действием ПЛИ 1 ЗЭ 3 начинает разрушаться и защищать УЭ 4. При этом определяют начальный момент времени воздействия t_нЗЭ ПЛИ 1 на ЗЭ 3, начальный момент времени разрушения t_pЗЭ ЗЭ ПЛИ 1, а также интервал времени между t_pЗЭ и t_нЗЭ (Δt=t_рЗЭ-t_нЗЭ). Процессы разрушения ЗЭ 3 выполняют защитную функцию для УЭ 4. Защитные функции ЗЭ 3 базируются на процессах разрушения, связанных с изменением характеристик пропускной способности под действием ПЛИ, заключающиеся в плавлении, испарении и образовании плазменных образований материала, снижающих мощность импульсов Р_u1, Р_u2 ПЛИ 2 падающей на УЭ 4. Так как Е_ЗЭ<E_{Э min}, то для осуществления повторного процесса защиты УЭ 4 определяют после разрушения ЗЭ 3 момент начальный времени t_нУЭ последующего воздействия ПЛИ 2 на УЭ 4 и ограничивают длительность ПЛИ 2 на входе УЭ 4 от момента времени t_нУЭ до момента времени t_нУЭ+Δt.

Таким образом, введение в состав ЗЭ 4 с указанными выше характеристиками и временного ограничения ПЛИ позволяет осуществить защиту ОЭС от поражения лазерным излучением.

На фигуре 2 представлена блок - схема устройства, с помощь которого может быть реализован способ. Блок - схема устройства содержит: ОЭС 5, в состав которого дополнительно включены блок измерения параметров ЗЭ и управления 6, оптический затвор 7, остальные обозначения соответствуют фигуре 1.

Устройство работает следующим образом. Блок измерения, обработки параметров ЗЭ и управления 6 ОЭС 5 измеряет температурные параметры ЗЭ 3, временные параметры воздействия ПЛИ на ЗЭ 3, вычисляет требуемое значение ограничения длительности ПЛИ и вырабатывает управляющие сигналы оптическому затвору 7. Оптический затвор 7 ОЭС 5 ограничивает длительность ПЛИ до требуемого значения.

Таким образом, за счет введение в состав ЗЭ с параметрами Е_зэ<Е_{Э min} с последующим временным ограничением ПЛИ, у заявляемого способа появляются свойства повышения эффективности защиты ОЭС от поражения лазерным излучением. Тем самым, предлагаемый способ устраняет недостатки прототипа.

Предлагаемое техническое решение является новым, поскольку из общедоступных сведений неизвестен способ защиты ОЭС от воздействия мощного импульсного лазерного излучения, основанный на приеме ПЛИ, пропускании ПЛИ излучения через заранее установленный перед элементом из состава ОЭС с минимальным значением лучевой стойкости Е_{Э min} ЗЭ со значением лучевой стойкости Е_ЗЭ меньше значения E_{Э min}, пропускающий ПЛИ энергетически не превышающей значение Е_ЗЭ, защите разрушением ЗЭ ОЭС при воздействии ПЛИ энергетически превышающей значение Е_ЗЭ, определении начального момента времени t_нЗЭ воздействия ПЛИ на ЗЭ и начального момента времени t_pЗЭ разрушения ЗЭ ПЛИ, вычислении интервала времени Δt между t_нЗЭ и t_pЗЭ, как Δt=t_pЗЭ-t_нЗЭ определении после разрушения ЗЭ начального момента времени t_нУЭ последующего воздействия ПЛИ на элемент из состава ОЭС с минимальным значением лучевой стойкости E_{Э min}, ограничении длительности ПЛИ от момента времени t_нУЭ до момента времени t_нУЭ+Δt.

Предлагаемое техническое решение практически применимо, так как для его реализации могут быть использованы типовые оптические и электротехнические узлы и устройства.

1. Пат. 2709452 RU, H04N 5/238, H01L 31/0232, G02B 5/20. Способ защиты ОЭС от мощного лазерного излучения / П.Е. Кулешов, А.Н. Глушков, А.В. Алабовский, В.Д. Попело, А.В. Марченко; заявитель и патентообладатель ВУНЦ ВВС «ВВА им. проф. Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина». - №2019104733; заявл. 19.02.2019; опубл. 17.12.2019, Бюл. №35. - 10 с.

2. 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.

3. Кулешов П.Е, Глушков А.Н., Марченко А.В. Классификация технических методов (способов) защиты оптико-электронных средств от лазерного комплекса функционального поражения / П.Е. Кулешов, А.Н. Глушков, A. В. Марченко // Воздушно-космические силы. Теория и практика (электронный журнал). 2019. №10. С. 72-80.

4. Гнатюк В.А., Городниченко Е.С. Влияние импульсного излучения на морфологию и фотоэлектрические свойства кристаллов InSb / В.А. Гнатюк, Е.С.Городниченко // Физика и техника полупроводников. 2003. Т. 37, вып. 4. С. 414-416.

5. Балоев В.А., Ильин Г.И., Овсяников В.А. и др. Эффективность, помехозащищенность и помехоустойчивость видовых оптико-электронных систем / B. А. Балоев В.А., Г.И. Ильин Г.И., В.А. Овсяников и др. Казань: Казан. Гос .тех. ун-т, 2015. 424 с.

Изобретение относится к области защиты оптико-электронных средств (ОЭС) от мощных оптических излучений. Способ основан на пропускании лазерных импульсов через защитный элемент со значением лучевой стойкости меньшим значения минимальной лучевой стойкости элементов ОЭС и защите ОЭС посредством разрушения защитного элемента ОЭС при воздействии последовательности лазерных импульсов. При этом определяют начальный момент времени t_нЗЭ воздействия последовательности лазерных импульсов на защитный элемент и начальный момент времени t_pЗЭ разрушения защитного элемента, вычисляют интервал времени Δt между t_нЗЭ и t_pЗЭ, как Δt=t_pЗЭ-t_нЗЭ, определяют после разрушения защитного элемента начальный момент времени t_нУЭ последующего воздействия последовательности лазерных импульсов на элемент из состава ОЭС с минимальным значением лучевой стойкости и ограничивают длительность последовательности лазерных импульсов от момента времени t_нУЭ до момента времени t_нУЭ+Δt. Технический результат заключается в повышении эффективности защиты ОЭС от поражения лазерным излучением. 2 ил.

Способ защиты оптико-электронного средства от воздействия мощного импульсного лазерного излучения, основанный на приеме последовательности лазерных импульсов, пропускании последовательности лазерных импульсов излучения через заранее установленный перед элементом из состава оптико-электронного средства с минимальным значением лучевой стойкости E_{Э min} защитный элемент со значением лучевой стойкости Е_ЗЭ меньше значения Е_{Э min}, пропускающий последовательность лазерных импульсов энергетически не превышающей значение Е_ЗЭ, защите разрушением защитного элемента оптико-электронного средства при воздействии последовательности лазерных импульсов, энергетически превышающей значение Е_ЗЭ, отличающийся тем, что определяют начальный момент времени t_нЗЭ воздействия последовательности лазерных импульсов на защитный элемент и начальный момент времени t_pЗЭ разрушения защитного элемента последовательностью лазерных импульсов, вычисляют интервал времени Δt между t_нЗЭ и t_pЗЭ, как Δt=t_pЗЭ-t_нЗЭ, определяют после разрушения защитного элемента начальный момент времени t_нУЭ последующего воздействия последовательности лазерных импульсов на элемент из состава оптико-электронного средства с минимальным значением лучевой стойкости Е_{Э min}, ограничивают длительность последовательности лазерных импульсов от момента времени t_нУЭ до момента времени t_нУЭ+Δt.