Оптическая кювета к прицелу оп-4 для защиты от лазерного излучения
Изобретение относится к квантовой электронике и может быть использовано в лазерной технике для защиты военных оптико-электронных приборов и органов зрения операторов от лазерного излучения.
Цель изобретения - снижение мощности лазерного излучения до безопасного уровня для органов зрения наблюдателя при прохождении через прибор, а также отраженного от прибора излучения для ухудшения условий пеленгации прибора по отраженному сигналу.
Оптическая кювета представляет собой цилиндр, внутри которого находится жидкость (например, ацетон, кедровое масло или другая жидкость с коэффициентом преломления близким к коэффициенту преломления оптических деталей, но выше, чем у воздуха). Торцевые окна выполненные из оптически прозрачного материала (например, из стекла) имеют клиновидность для отклонения отраженного излучения от оптической оси.
Кювета устанавливается в прицеле в фокальной плоскости объектива и оборачивающей системы, причем не изменяет конструкцию прицела и не оказывает влияния на его работу в штатном режиме.
Оптическая кювета в прицеле ОП-4 работает следующим образом.
Лазерное излучение, поступая на прибор, проходит через объектив прибора, поступает на оптическую кювету. При этом часть энергии излучения отражается от клиновидного окна кюветы, остальная часть энергии преобразуется в тепловую энергию, проходя через жидкость в кювете. Прошедшее в прямом направлении ослабленное излучение, будет снижено до безопасного для органов зрения наблюдателя уровня. Кроме того, отраженное от прибора ослабленное лазерное излучение (степень ослабления до 0,05) затрудняет пеленгование лазерным локатором прицела и позволяет осуществить дезинформацию систем лазерных локаторов при пеленгации оптико-электронных приборов и антенн наведения управляемых боеприпасов по лазерному лучу.
Новым, в предлагаемом изобретении, является установка в оптическую систему прицела ОП-4 оптической кюветы представляющей собой цилиндр из оптически прозрачного материала, наполненный жидкостью с торцевыми клиновидными окнами.
Установка кюветы не изменяет конструкцию прибора и позволяет ослаблять поступающее на прибор лазерное излучение до А=Рвых/Рвх =0,05 и затрудняет пеленгование прибора лазерным локатором.
Изобретение относится к квантовой электронике и может быть использовано в лазерной технике в устройствах защиты военных оптико-электронных приборов от их обнаружения на поле боя, также в устройствах защиты приборов и органов зрения операторов от лазерного излучения.
Цель изобретения - снижение эффективной поверхности рассеивания (ЭПР) оптико-электронных приборов при лазерном облучении приборов локатором противника, что исключает возможность пеленгации прибора по отраженному сигналу, а также снижение мощности прошедшего через прибор лазерного излучения до уровня безопасного для органов зрения наблюдателя.
Известно, что в условиях современного боя возникает задача - обнаружить и поразить средства разведки, пункты управления и огневые средства до начала боевых действий. При подсветки лазерным излучением пеленгатора объектов наиболее мощный сигнал отражения создают оптико-электронные приборы [2]. Этот сигнал может быть использован для пеленгации приборов, для их физического подавления мощным лазерным излучением и для наведения управляемых боеприпасов на данные оптико-элекронные приборы [1].
Прицелы типа ОП-4 к 100 мм гладкоствольной пушке не имеют устройств защиты от лазерного излучения, что может привести к поражению органов зрения операторов-наводчиков, обнаружению местоположения прицела и орудия при пеленгации локатором или наведения управляемого боеприпаса по лазерному лучу, а при облучении мощным лазерным излучением выходу из строя прицела [5].
Для ослабления лазерного излучения используют методы, разработанные и применяемые в фотометрии некогерентного излучения, радиометрии, денситометрии. Наиболее широко распространены поляризационные и
френелевские ослабители. Известны френелевские ослабители лазерного излучения с использованием пар диэлектриков (например, стекло-стекло, стекло-жидкость). Данные ослабители с диэлектриками стекло-вода выдерживают плотность мощности импульсного излучения до 5.109 Вт/см2, коэффициент ослабления составляет до А=80 дБ на ступень) [6]Недостатком данных методов является то, что их трудно применять в штатных прицелах, ввиду больших размеров и неудобно эксплуатировать (ремонтировать) при выходе их из строя.
Для защиты приборов от лазерного излучения используется оптическая кювета [3].
Отличие предложенной оптической кюветы для защиты прицела ОП-4 от лазерного излучения от системы защиты, выбранной в качестве аналога [3], заключается в том, что:
- в цилиндре находится жидкость (например, ацетон, кедровое масло или другая жидкость) с коэффициентом преломления близким к коэффициенту преломления оптических деталей (это почти не изменяет ход лучей в оптической системе), но выше, чем у воздуха (это позволяет осуществлять преобразование энергии лазерного излучения в термический нагрев жидкости кюветы);
- торцевые окна цилиндра выполнены из оптически прозрачного материала (например, из стекла); два окна с клиновидностью до 40" в сумме составляют плоскопараллельную пластину и не влияют на прохождение изображения через кювету (не изменяет ход лучей в системе). Первое клиновидное окно служит для отклонения отраженного излучения от оптической оси - это уменьшает величину ЭПР прибора при пеленгации;
- оптическая кювета имеет компенсационную полость для автоматического регулирования объема жидкости в кювете с выпускным клапаном (для отвода излишков жидкости, образовавшихся при ее нагреве мощным лазерным излучением) и впускным клапаном (для возвращения жидкости в кювету при остывании под действием пониженного давления в кювете).
Установка кюветы не изменяет кардинальным образом конструкцию прибора ОП-4.
Оптическая кювета в прицеле ОП-4 работает следующим образом.
Лазерное излучение, поступая на прибор, проходит через объектив прибора, поступает на оптическую кювету. При этом часть энергии излучения отражается от клиновидного окна кюветы, остальная часть энергии преобразуется в тепловую энергию, проходя через жидкость в кювете. Прошедшее в прямом направлении ослабленное излучение, будет снижено до безопасного для органов зрения наблюдателя уровня.
При облучении прибора лазерным локатором, отраженный сигнал (фиг.3) имеет мощность до 1000 м 2, причем максимум распределения мощности отраженного излучения сосредоточен в параксиальной области с угловой мерой 0,5°. Отраженное от прибора ослабленное лазерное излучение затрудняет пеленгование лазерным локатором прицела и позволяет осуществить дезинформацию систем лазерных локаторов при пеленгации оптико-электронных приборов и антенн наведения управляемых боеприпасов по лазерному лучу.
На фиг.1 представлена схема размещения кюветы в оптической схеме прицела ОП-4; на фиг.2 - оптическая схема кюветы; на фиг.3 - график работы ослабителя лазерного излучения; на фиг.4 - внешний вид лабораторного макета оптической кюветы к прицелу ОП-4 для защиты от лазерного излучения
Кювета 1 устанавливается в прицеле ОП-4 на свободном месте между линзами 3 и 4. Кювета снабжена устройством крепления в прицеле 2 в фокальной плоскости объектива 3 и оборачивающей системы 4. Торцевые окна кюветы 7, выполненные из оптически прозрачного материала (например, из стекла), имеют клиновидность для отклонения отраженного излучения от оптической оси. Кювета может быть снабжена компенсационной полостью для отвода нагретой жидкости. Для отвода газообразных продуктов выделения,
образовывающихся в процессе термических преобразований в кювете может быть установлен запорный клапан.
Устройство работает следующим образом. При работе прицела ОП-4 в штатном режиме кювета оказывает незначительное влияние на его работу, так как, коэффициент преломления жидкости близок к коэффициенту преломления оптических деталей прицела. Суммарное светопропускание прицела понизится пропорционально величине светопропускания кюветы. Встречная клиновидность окон кюветы не оказывает влияния на ход лучей в оптической системе прицела.
Лазерное излучение локатора 9 (локатор предназначен для обнаружения местоположения оптико-электронных приборов по отраженному лазерному излучению) проходит через объектив 3, при этом часть энергии излучения отражается от клиновидного окна 7 кюветы. Лазерное излучение фокусируется в фокальной плоскости объектива, в котором расположена жидкость кюветы. При этом происходит преобразование энергии оптического излучения в тепловую энергию внутри поглощающего вещества. Процесс поглощения излучения описывается законом Бугера, который зависит от показателя поглощения излучения веществом. Выделение энергии обуславливает процесс нагревания жидкости и возникновение температурной конвекции, что вызывает турбулентное искривление волнового фронта распространения лазерного излучения, то есть, ослабления лазерного излучения вдоль оптической оси.
Прошедшее в прямом направлении ослабленное излучение будет снижено до безопасного для органов зрения наблюдателя уровня.
Отраженное от прибора ослабленное лазерное излучение, вследствие турбулентного искривления волнового фронта и уменьшения пространственной когерентности лазерного излучения, будет иметь малую интенсивность и широкую направленность, что затруднит пеленгование лазерным локатором прицела. То есть данное устройство реализует способ защиты органов зрения операторов от лазерного излучения и позволяет осуществить дезинформацию систем лазерных
локаторов при пеленгации оптико-электронных приборов и антенн наведения управляемых боеприпасов по лазерному лучу.
Результаты проведенных натурных испытаний лабораторного макета оптической кюветы к прицелу ОП-4 для защиты от лазерного излучения показали, что макет обеспечивает снижения мощности излучения до А=Рвых/Рвх =0,05 [4].
Источники информации:
1. Пархоменко В.А. Теория и расчет артиллерийских оптико-электронных приборов. Учебное пособие. - Пенза: ПАИИ. 1999. - 256 с.
2. Козирацкий Ю.Л., Попело В.Д. Методы экспериментального исследования характеристик отражения оптико-электронных средств. - 5 ЦНИИИ МО РФ. 1998. - 186 с.
3. Патент US 5491579 А от 13.02.1996 г., - 14 с.
4. Акт испытаний средств защиты оптико-электронных приборов от лазерного излучения. Войсковая часть 36823. Исх. №35-04 от 18.07.2003. (Пенза. АИИ. Вх. №6-185 от 12.08.2003). - 1 с.
5. Якушенков Ю.Г., Луканцев Н.В., Колосов М.П. Методы борьбы с помехами в оптико-электронных приборах. - М.: Радио и связь. 1981. - 180 с.
6. Измерение спектрально-частотных и корреляционных параметров и характеристик лазерного излучения. - М.: Радио и связь, 1982. - 216 с.
Оптическая кювета к прицелу ОП-4 для защиты от лазерного излучения, содержащая ослабитель лазерного излучения в виде пары диэлектриков стекло-жидкость, помещенная в фокальной плоскости прибора, отличающаяся тем, что снижение мощности лазерного излучения, поступающего в прибор, осуществляется частичным отражением на клиновидных окнах кюветы, а также преобразованием излучения в тепловую энергию внутри поглощающей жидкости, приводящей к ее температурной конвекции и вызывающей турбулентное искривление волнового фронта распространения лазерного излучения.
