抗激光损伤自适应防护装置和应用该装置的光学探测系统转让专利
申请号 : CN201711352282.1
文献号 : CN109931817B
文献日 : 2021-07-09
发明人 : 严毅 , 雷卫宁 , 彭志永 , 郭云芝 , 穆学桢
申请人 : 中国空空导弹研究院
摘要 :
权利要求 :
1.一种用于光学探测系统的抗激光损伤自适应防护装置,其特征在于:该装置包括沿光路方向依次设置的分光光栅、防护单元、合束光栅;所述防护单元包括相变单元和反射单元;所述相变单元在未相变时能够使光线通过,保证探测器正常工作,当入射光功率或相变单元处温度达到设定阈值时,所述相变单元能够发生半导体金属相变,阻止光线通过;所述反射单元用于将入射至该单元上的光反射和/或散射出该装置;所述分光光栅用于将探测器工作波段内的光线投射到所述相变单元上,并将探测器工作波段外的光线投射到所述反射单元上;所述合束光栅用于将从分光光栅出来且通过相变单元的光线合束;所述分光光栅和合束光栅为透射式光栅。
2.根据权利要求1所述的抗激光损伤自适应防护装置,其特征在于:所述防护单元一体设置于一个基体上,所述基体分为相变单元区域和反射单元区域,所述相变单元区域设有相变薄膜形成所述相变单元;所述反射单元区域设有反射薄膜形成所述反射单元;所述基体为光学基片。
3.根据权利要求1所述的抗激光损伤自适应防护装置,其特征在于:所述相变单元与反射单元分体设置,所述相变单元包括第一基体以及第一基体上的相变薄膜,所述第一基体为光学基片;所述反射单元包括用于反射光线并阻止光线透射的第二基体。
4.根据权利要求3所述的抗激光损伤自适应防护装置,其特征在于:所述第二基体表面具有反射薄膜,或者第二基体的表面为抛光面。
5.根据权利要求1、2、3或4所述的抗激光损伤自适应防护装置,其特征在于:所述反射单元位于相变单元的周围。
6.根据权利要求2、3或4所述的抗激光损伤自适应防护装置,其特征在于:所述相变薄膜呈阵列排布,其阵列图案设计与所述分光光栅的分光设计结构匹配一致。
7.根据权利要求6所述的抗激光损伤自适应防护装置,其特征在于:所述合束光栅由与所述分光光栅相同结构类型的光栅反向180°放置构成,用于与所述分光光栅构成逆光路。
8.根据权利要求7所述的抗激光损伤自适应防护装置,其特征在于:该装置还包括用于安装和固定所述分光光栅、防护单元和合束光栅的结构框架。
9.一种应用如权利要求1‑8任一所述的抗激光损伤自适应防护装置的光学探测系统,包括光学镜组和探测器,其特征在于:该防护装置位于探测器前方,用于保护探测器。
说明书 :
抗激光损伤自适应防护装置和应用该装置的光学探测系统
技术领域
背景技术
能,而且光学元件、探测器等又是激光易损部件,因此,光学探测系统容易受到高能激光的
影响而致盲或损伤。近年来,随着激光定向干扰/致盲/损伤防护装置的快速发展,光学探测
系统面临的激光威胁越来越严重。
测器能正常工作;当受到激光照射时,薄膜迅速吸热发生半导体金属相变,光学特性由高透
过变为低透过,阻止激光通过;待干扰激光消失后,薄膜迅速发生可逆相变,又恢复高透状
态,探测器仍能继续工作。VO2薄膜在激光防护方面具有应用前景,但是采用VO2薄膜对波段
外的高能激光进行防护时探测器无法正常工作,影响系统功能。对于目前典型的激光武器,
能发射的高能激光波段有限,多数处于光电探测系统的探测波段之外,因此使用VO2薄膜等
单一防护手段的防护效果有较大的使用局限性。
制导系统中共口径设置了中波成像探测单元和中波激光四象限探测单元,当红外目标辐射
强度小于一定阈值时,导弹制导系统使用中波成像探测单元进行探测跟踪,当红外目标辐
射强度达到一定阈值时,通过关闭片门组片来保护中波成像探测单元,同时通过一转换逻
辑防护装置将中波成像探测单元切换转向到中波激光四象限探测单元,继续为导弹制导系
统提供探测数据。由于中波激光四象限探测单元的进光通量远小于中波成像探测单元的进
光量,因此当红外目标辐射强度超过中波成像探测单元承受阈值时,中波激光四象限探测
单元所接收到的信号强度还处于探测器承受阈值以内,这时切换到中波激光四象限探测单
元为导弹制导系统提供探测数据,进而能够达到对抗激光致盲的效果。但该专利的方案不
但需要专门对探测器接收的信号强度进行监测的监测装置和探测单元转换的切换装置,还
需要两组光学探测系统和两组信号处理系统,方案成本较高;由于中波激光四象限探测器
只有四个像元,其工作原理决定了中波激光四象限探测器的目标方位信息测量精度远低于
中波面阵成像探测器,当切换到中波激光四象限探测单元时,可能会导致导弹制导系统误
差太大;另外,如果入射进中波激光四象限探测单元的信号的强度超过了探测器的阈值,该
方案依旧会损坏探测器,防护效果不好。
发明内容
防护效果不好的问题。同时还提供一种应用该装置的光学探测系统。
栅;该防护单元包括相变单元和反射单元;该相变单元在未相变时能够使光线通过,保证探
测器正常工作,当入射光功率或相变单元处温度达到设定阈值时,该相变单元能够发生半
导体金属相变,阻止光线通过;该反射单元用于将入射至该单元上的光反射和/或散射出该
装置;该分光光栅用于将探测器工作波段内的光线投射到该相变单元上,并将探测器工作
波段外的光线投射到该反射单元上;该合束光栅用于将从分光光栅出来的光线合束;该分
光光栅和合束光栅为透射式光栅。
元反射和/或散射出去,整个方案结构简单,不需要额外的信号、机械等控制机构,增加了防
护装置的可靠性,降低了防护装置的整体成本,并且能够很好地对全波段光信号实现高效
地防护。
有相变薄膜形成所述相变单元;该反射单元区域设有反射薄膜形成该反射单元;该基体为
光学基片。
置的工作效率。
射光线并阻止光线透射的第二基体。
现抗激光损伤自适应防护。
单,在保证防护能力和成像能力的同时,降低了装置制作难度和制作成本。
护探测器。
附图说明
具体实施方式
元2具体为薄膜防护阵列,采用分区域设计原理,不同区域选用不同的材料镀制在光学基片
3的上表面,分光光栅1与合束光栅4互为逆光路,分光光栅1、光学基片3、合束光栅4等元件
按照特定的相互间距固定并安装在结构框架5里面。薄膜防护阵列与光学基片共同构成一
体化的防护单元。
的光线按照波长投射到不同的空间位置,其中探测器工作波段内的光线投射到薄膜防护阵
列2的相变薄膜区域,探测器工作波段外的光线投射到薄膜防护阵列2的高反射膜区域。
光栅1的分光设计结构匹配一致。相变薄膜区域选用透光性好、性能稳定、相变时间在皮秒
以下的材料,可以采用一氧化钒、二氧化钒、五氧化二钒等光学相变类材料,薄膜厚度兼顾
相变前的高透光率和相变后的低透光率特性,使相变前后的透光率之比最大。高反射膜区
域选用金属、石墨等高反光型材料,利用材料对光的高反射和散射特性,使入射的高能量激
光被反射、散射出去。相变薄膜和高反射膜通过溅射、化学气相沉积等工艺方法镀制在光学
基片3上,然后通过刻蚀工艺在基体上形成阵列图形。相变薄膜区域即为相变单元,反射薄
膜区域即为反射单元。
区域为φ12mm,周围距边缘1mm为装配胶接区域,形成分光光栅1。
金属铝为高反射材料直接镀制在光学基片3上。
护结构。
成像波段对相变单元和反射单元的位置进行相应的设置。
其进行固定。
有相变单元的光学探测系统配备相应的反射单元,完成对现有的只含有相变单元的光学探
测系统进行改造升级,使现有的光学探测系统在全波段实现抗激光损伤自适应防护。
抛光面,该基体也可以用来作为反射单元。
化、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围内。