Съемный фильтр из фотонных кристаллов на объектив оптического прибора к стрелковому оружию

Полезная модель относится к квантовой электронике и может быть использована в лазерной технике для защиты военных оптических приборов от лазерного излучения. Предлагается конструкция съемного фильтра на объектив ОП из метаматериалов на основе опаловой матрицы из наносфер двуокиси кремния - фотонные кристаллы. Фотонный кристалл на основе опаловой матрицы с гексагональной решеткой из наносфер SiO₂ диаметром 270 мкм (разброс по диаметру не более 5%) с толщиной N=32 и более надежно защищает зрение операторов оптических приборов (снайперов и т.д.) от тактического лазерного оружия частот =283 ТГц (=1,06 мкм) и =566 ТГц (=0,53 мкм). Поток световой энергии, оцениваемый по зрительному ощущению, от целей снижается в два раза, при этом оператор практически не видит зеленый цвет и частично желтый.

Полезная модель относится к квантовой электронике и может быть использовано в лазерной технике для защиты военных оптических приборов от лазерного излучения.

При работе прицел может быть облучен лазерным излучением:

- источника активных помех;

- лазерного локатора тактического лазерного оружия;

- мощного лазера тактического лазерного оружия, осуществляющего физическое подавление прибора.

В настоящее время для стрелкового оружия (СО) применяются оптические прицелы (ОП) трех систем. ПЕ (прицел Емельянова), НУ (прицел укороченный), ПСО-1 (прицел снайперский оптический). ОП ПЕ и ПУ устанавливаются на 7,62-мм снайперскую винтовку обр. 1891/30 гг. и могут устанавливаться на малокалиберную винтовку. ОП ПСО-1 крепится на 7,62-мм снайперской винтовке Драгунова (СБД).

Оптическая трубка прицела ПЕ имеет объектив (3), корпус и окуляр (4). В объективную часть входит объектив в оправе и объективная трубка. Объектив состоит из двух склеенных между собой линз. (фиг.1). Назначение объектива - получить изображение цели в оптическом прицеле.

Для выправления полученного изображения служит оборачивающая система. После прохождения световых лучей через оборачивающую систему, наблюдая в окуляр, как в обыкновенную лупу, стрелок видит цель в прямом и увеличенном виде (фиг.2).

Недостатком рассмотренных конструкций ОП является отсутствие защиты органов зрения стрелка (5) от лазерного излучения(2).

Предлагается конструкция съемного фильтра (1) на объектив ОП из метаматериалов на основе опаловой матрицы из наносфер двуокиси кремния - фотонные кристаллы.

Использование оптических фильтров частотно-заградительного типа. Оптический фильтр не пропускает электромагнитную энергию в узкой полосе частот =28 ТГц (=1,06 мкм) и =566 ТГц (=0,53 мкм). Изготовить такие оптические фильтры с применением существующих в природе материалов и их композитов практически невозможно. Перспективным направлением решения этой задачи является использование метаматериалов на основе опаловой матрицы из наносфер двуокиси кремния - фотонные кристаллы.

Нанотехнология изготовления фотонных кристаллов на основе наносфер из двуокиси кремния в настоящее время достаточно хорошо отработана [1]. Это методы самопроизвольного формирования фотонного кристалла. Оптические свойства кристалла (полосы непропускания электромагнитной энергии) зависят от диаметра наносфер и структуры кристаллической решетки. Фотонный кристалл с заданными свойствами изготавливается только на основе результатов математического моделирования на электродинамическом уровне. Проведео теоретическое исследование таких фотонных кристаллов декомпозиционным методом автономных блоков в виде прямоугольных параллелепипедов с диэлектрическими наносферами и каналами Флоке на гранях [2].

Прохождение лазерного излучения (электромагнитной волны) через фотонный кристалл на различных частотах характеризуется коэффициентом прохождения k_пp , который принимает значения от k_пp=0 (полное не прохождение лазерного излучения через фотонный кристалл) до k_пр =1 (полное прохождение лазерного излучения через фотонный кристалл).

На фиг.2 показаны зависимости коэффициента прохождения от частоты для различной толщины фотонных кристаллов. На частотах =283 ТГц (=1,06 мкм) и =566 ТГц (=0,53 мкм) фотонный кристалл имеет полосы не пропускания для лазерного излучения. В остальной части частотного спектра фотонный кристалл практически пропускает электромагнитные волны.

Нанопленка на основе фотонного кристалла защищает зрение операторов оптических приборов (снайперов, наводчиков орудий и т.д.) от тактического лазерного оружия частот =283 ТГц (=1,06 мкм) и =566 ТГц (=0,53 мкм).

Степень защиты существенно зависит от толщины оптического кристалла - чем больше толщина, тем надежнее защита. Необходимо отметить, что изготовление кристаллов толщины N=64 и выше сопряжено со значительными технологическими трудностями - время изготовления кристалла продолжается в течение нескольких недель, структура таких кристаллических решеток может иметь значительные дефекты [1].

Результаты исследований показали: фотонный кристалл на основе опаловой матрицы с гексагональной решеткой из наносфер SiO₂ диаметром 270 мкм (разброс по диаметру не более 5%) с толщиной N=32 и более надежно защищает зрение операторов оптических приборов (снайперов и т.д.) от тактического лазерного оружия частот =283 ТГц (=1,06 мкм) и =566 ТГц (=0,53 мкм). Поток световой энергии, оцениваемый по зрительному ощущению, от целей снижается в два раза, при этом оператор практически не видит зеленый цвет и частично желтый.

Фильтр оптического прибора, выполненный с возможностью расположения перед объективом прицела и изготовленный в виде нанопленки фотонного кристалла на основе опаловых матриц из наносфер двуокиси кремния SiO₂ диаметром 270 мкм с толщиной N=32 и более и позволяющий повысить защищенность от тактического лазерного оружия частот =283 ТГц (=1,06 мкм) и =566 ТГц (=0,53 мкм), при этом разброс по диаметру не более 5%.