СПОСОБ ЗАЩИТЫ ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННОГО СРЕДСТВА ОТ ЛАЗЕРНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ Российский патент 2022 года по МПК H04N5/238 H01L31/232 

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 инерционность процесса защиты ОЭС, что может привести к его поражению при сверх коротком импульсе лазерного воздействия. А также низкий порог лучевой стойкости, не исключающий прожиг защитного элемента и дальнейшее поражения ОЭС.

Известен способ защиты фотоприемника (см., например, [2]), 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 низкий порог лучевой стойкости защитного элемента, что ограничивает количество циклов повторной защиты ОЭС.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ защиты оптико-электронных средств (см., например, [3, стр. 168-172]), основанный на приеме оптического сигнала ОЭС, измерении величины его мощности, сравнении ее значения с пороговым, перекрытии всего оптического потока на входе ОЭС при превышении мощности оптического сигнала порогового значения. Недостатком способа является инерционность процесса защиты ОЭС, что может привести к его поражению при сверх коротком импульсе лазерного воздействия.

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 лазерного воздействия, основанном на приеме оптического излучения ОЭС, делят падающее оптическое излучение на два потока в энергетической пропорции Р₁=К_ЗР₂ и Р₁>>Р₂, где Р₁ - мощность первого потока, Р₂ - мощность второго потока, К_3-коэффициент пропорциональности, задерживают первый поток относительно второго потока на заданное время t_зад, измеряют мощность второго потока Р₂ и определяют мощность первого потока, как Р₁=К_ЗР₂, сравнивают его значение Р₁ с пороговым значением Р_пор, если Р₁<Р_пор, то обрабатывают оптическое излучение первого потока ОЭС, если Р₁ ≥ Р_пор, то перекрывают первый поток за время t<t_зад и защищают ОЭС от разрушения оптическим излучением.

Сущность предлагаемого способа заключается в следующем. Гарантированная защита ОЭС от поражения оптическим излучением обеспечивается задержкой падающего оптического излучения на время необходимое для его защиты на основе оценки энергетических параметров падающего оптического излучения.

Под лучевой стойкостью ОЭС в целом будем понимать лучевую стойкость одного или нескольких элементов с минимальным ее значением из состава ОЭС, как правило, это узлы, находящиеся в около фокусной области или изготовленные из «оптически непрочных» материалов. Такая трактовка защищенности ОЭС от мощного оптического воздействия вполне справедлива. Так если происходит разрушение всего ОЭС, как объекта (любого элемента ОЭС), то вопрос его защиты переходит в несколько в другую область, определяемую воздействием мощного оптического излучения на любой объект, в т.ч. оптико-электронный. Защитные функции ОЭС возлагаются на элементы, рассеивающие или поглощающие мощное оптическое излучение и обладающие инерционностью, характеризующую быстродействие процесса защиты. Защитные элементы могут работать по принципу меньшего или большего значений лучевой стойкости, чем элемент из состава ОЭС. Защитные элементы первого принципа «реагируют» на мощное оптическое излучение раньше элемента из состава ОЭС, приводящее к снижению уровня воздействия. Основным недостатком подобных технически решений является n-разовость, что ограничивает число циклов защит. В дополнение, существует определенная селективность по подбору параметров функционирования защитного элемента (порог и время срабатывая, частотные характеристики и т.п.), обеспечивающая его безотказную работу. Защитные элементы второго принципа используют предварительную информацию о возможном превышении порога лучевой стойкости ОЭС и в случае ее достоверности принимают меры защиты. Основными недостатками таких технических решений являются их инерционность и обязательное наличие устойчивого информационного канала. Использование побочных или фоновых излучений не обеспечивает высокую вероятность реакции системы защиты. Поэтому предлагается использовать в качестве информационного канала непосредственно поражающее оптическое излучение и обеспечить устойчивый временной ресурс процессу зашиты ОЭС. Это выполняется анализом падающего оптического излучения путем отбора его части интересах оценки энергетических параметров поражающего воздействия, а также его задержки на время необходимое для защиты ОЭС.

Заявленный способ поясняется схемой, представленной на фигуре 1, где приняты следующие обозначения: 1 - источник мощного лазерного излучения (ИМЛИ); 2 - ОЭС; 3 - блок деления оптического излучения; 4 - блок задержки; 5 - элемент ОЭС с минимальным значением лучевой стойкости, например, фотоприемник 5, находящийся в фокусе объектива ОЭС; 6 - блок анализа энергетических параметров оптического излучения; 7 - блок защиты ОЭС от поражения оптическим излучением. На фигуре 1 исключены элементы ОЭС ненесущие смысловой нагрузки для раскрытия сущности изобретения.

Оптическое излучение ИМЛИ 1 поступает на вход ОЭС 2, которое делят блоком деления оптического излучения 3 два потока в энергетической пропорции Р₁=К_ЗР₂ и Р₁>>Р₂, где P₁ - мощность первого потока принимаемого оптического излучения части, Р₂ - мощность второго потока принимаемого оптического излучения, К_3-коэффициент пропорциональности. «Отбор» части падающего оптического излучения должен обеспечить устойчивую его регистрацию по второму потоку (каналу) при достижении пороговых значений поражении ОЭС по первому потоку. Значение пропорциональности разделяемых потоков может быть определено по соотношению чувствительности оптико-электронного датчика второго потока оптического излучения к лучевой стойкости фотоприемника 5 (элемента ОЭС с минимальным значением лучевой стойкости). Это позволяет сохранить энергические возможности ОЭС 2 по анализу принимаемых сигналов (функциональные возможности). Задерживают блоком задержки 4 первый поток оптического излучения на заданное время t_зад>t_з, где t_з - время необходимое для осуществления защиты ОЭС блоком защиты ОЭС от поражения оптическим излучением 7, которое включает время анализа второго потока и время непосредственно защиты фотоприемника 5. Значение времени t_зад может достигаться увеличением пути оптического сигнала первого потока относительно второго на расстояние ΔL=ct_зад, где с - скорость «света». Например, t_зад = 10^-9 с., то ΔL=0,3 м. Второй поток без задержки поступает в блок анализа энергетических параметров оптического излучения 6, где измеряют его мощность Р₂ и относительно ее значения определяют мощность первого потока, как Р₁=К_ЗР₂. Если мощность первого потока Р₁ меньше порогового значения Р_пор (P₁<P_пор), при котором фотоприемник 5 под действием оптического излучения разрушается, то принимают решение о его «безопасности» и первый поток оптического излучения поступает на вход фотоприемника 5. Если Р₁ ≥ Р_пор, то принимают решение о разрушающем действии оптического излучения на фотоприемник 5 и перекрывают блоком защиты ОЭС от поражения оптическим излучением 7 первый поток оптического излучения за время t_з и защищают ОЭС от поражения оптическим излучением.

На фигуре 2 изображена блок схема варианта устройства, реализующего способ. Блок - схема включает: ОЭС 2, датчик мощности 8, оптический делитель 9, блок управления поворотной платформой 10 и «силовое» зеркало 11 на поворотной платформе. При этом оптические пути оптического сигнала «оптический делитель 9 - зеркало 11» и «оптический делитель 9 - датчик мощности 8» отличаются на расстояние ΔL=ct_зад.

Устройство работает следующим образом. Оптическое изучение падает на оптический делитель 9, который его делит на два потока. Первый оптический поток направляется на ОЭС 2, второй - на датчик мощности 8. Датчик мощности 8 принимает второй оптический поток и определяет его мощность, по значению которой вычисляет мощность первого оптического потока. Сигнал о Р₁ ≥ Р_пор датчик мощности 8 передает в блок управления поворотной платформой 10. Блок управления поворотной платформой 10, управляя поворотной платформой, изменяет за время t_з<t_зад положение «силового зеркала» 11. Это приводит исключению оптического «контакта» ОЭС и первого оптического потока.

Таким образом, у заявляемого способа появляются свойства повышения эффективности защиты ОЭС от поражения оптическим излучением за счет задержки падающего оптического излучения на время необходимое для защиты ОЭС на основе оценке энергетических параметров падающего оптического излучения. Тем самым, предлагаемый авторами, способ устраняет недостатки прототипа.

Предлагаемое техническое решение является новым, поскольку из общедоступных сведений неизвестен способ защиты ОЭС от лазерного воздействия, основанный на приеме оптического излучения ОЭС, делении падающего оптического излучения на два потока в энергетической пропорции Р₁=К_ЗР₂ и Р₁>>Р₂, где Р₁ - мощность первого потока, Р₂ - мощность второго потока, К_3-коэффициент пропорциональности, задержке первого потока относительно второго потока на заданное время t_зад, измерении мощности второго потока Р₂ и определении мощности первого потока, как Р₁=К_ЗР₂, сравнении его значения Р₁ с пороговым значением Р_пор, обработке при Р₁<Р_пор оптического излучения первого потока ОЭС, перекрытии при Р₁ ≥ Р_пор первого потока за время t<t_зад и защите ОЭС от разрушения оптическим излучением.

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

Источники информации

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 Якушенков Ю.Г., Луканцев В.Н., Колосов М.П. Методы борьбы с помехами в оптико-электронных приборах. М.: Радио и связь, 1981, 180 с.

Изобретение относится к области защиты оптико-электронных средств (ОЭС) от мощных оптических излучений. Сущность способа защиты ОЭС от лазерного воздействия заключается в приеме оптического излучения ОЭС, делении падающего оптического излучения на два потока в энергетической пропорции Р₁=К₃Р₂ и Р₁>>Р₂, где Р₁ - мощность первого потока, Р₂ - мощность второго потока, К₃ - коэффициент пропорциональности, задержке первого потока относительно второго потока на заданное время t_зад, измерении мощности второго потока Р₂ и определении мощности первого потока, как Р₁=К₃Р₂, сравнении его значения Р₁ с пороговым значением Р_пор, обработке при Р₁<Р_пор оптического излучения первого потока ОЭС, перекрытии при Р₁ ≥ Р_пор первого потока за время t<t_зад и защите ОЭС от разрушения оптическим излучением. Достигается повышение эффективности защиты ОЭС от поражения оптическим излучением. 2 ил.

Способ защиты оптико-электронного средства от лазерного воздействия, основанный на приеме оптического излучения оптико-электронным средством, отличающийся тем, что делят падающее оптическое излучение на два потока в энергетической пропорции Р₁=К_ЗР₂ и Р₁>>Р₂, где Р₁ - мощность первого потока, Р₂ - мощность второго потока, К_З - коэффициент пропорциональности, задерживают первый поток относительно второго потока на заданное время t_зад, измеряют мощность второго потока Р₂ и определяют мощность первого потока, как Р₁=К₃Р₂, сравнивают его значение Р₁ с пороговым значением Р_пор, если Р₁<Р_пор, то обрабатывают оптическое излучение первого потока оптико-электронным средством, если Р₁ ≥ Р_пор, то перекрывают первый поток за время t<t_зад и защищают оптико-электронное средство от разрушения оптическим излучением.