С наносекундным быстродействием

2.1. Основные требования к защитным быстродействующим затворам

Существующие оптико-электронные системы (ОЭС) обнаружения, наведения, слежения и опознавания, равно как и разрабатываемые вновь, малоэффективны в условиях применения организованных оптических помех, что ограничивает возможности средств, использующих эти системы. Проблема предотвращения ослепления не может эффективно решаться путем применения узкополосных отражающих светофильтров или использованием устройств, основанных на резонансном возбуждении атомов поглотителя (переводом на более высокие энергетические уровни), так как при этом требуется совпадение длины волны излучения средства подавления (которая, как правило, неизвестна) и рабочей длины волны средства защиты. Также малоэффективны и другие существующие устройства со светоклапанным эффектом.

Существующие средства не обеспечивают защиту оптико-электронных систем (ОЭС) наблюдения от возможного попадания лазерного излучения. А такое попадание лазерного излучения может приводить к разрушению фото- или теплочувствительного элемента прибора и, как следствие, к "ослеплению" и выводу из строя средства наблюдения. Проблема предотвращения ослепления не может эффективно решаться путем применения узкополосных отражающих светофильтров, или использования устройств, основанных на резонансном возбуждении атомов поглотителя (переводом на более высокие энергетические уровни), так при этом требуется совпадение длины волны излучения средства подавления (как правило, неизвестна) и рабочей длины волны средства защиты. Кроме того, средство защиты не должно препятствовать ОЭС выполнить свою основную задачу: не потерять наблюдаемый объект.

Существующие средства защиты ОЭС недостаточно эффективны.

1. Ячейка Керра (электрооптический затвор) основана на использовании наведенного двyлучeпреломления и может обеспечить быстродействие до 0,1 нс, но требует знания направления поляризации падающего светового излучения и применения электронных схем, срабатывающих от датчика. Инерционность схем управления и случайность направления поляризации падающего светового излучения исключают возможность применения подобных устройств для защиты ОЭС, в том числе и любых устройств, управляемых с помощью сигнала от фотодатчика, пространственно отдаленного от затвора.

2. Пленочные электрооптические затворы с фоmonроводящuм слоем, интегрированным в структуру затвора, обладают недостаточным быстродействием (10^-7с) в связи с инерционностью фотополупроводников, а также, как и в случае с ячейкой Керра, модулируемый свет должен быть поляризован.

3. Жидкокристаллические управляемые лазерным пучком пространственные модуляторы обладают малым быстродействием (10^-5с).

4. Использование фазовых переходов вещества при нагревании, conровождающихся изменением onmических свойств; оптические свойства изменяются в ограниченном спектральном диапазоне; амплитудная модуляция света недостаточна для затвора и т.п.

Анализ этих средств защиты ОЭС показывает их низкую эффективность. В этой связи актуальной является проработка принципиально новых путей решения проблемы повышения защищенности ОЭС [14].

Предлагается микромеханическое светоклапанное устройство с наносекундным временем срабатывания, принципиальной особенностью которого является приведение устройства в действие за счет использования энергии самого «ослепляющего» луча.

Падающее на световой клапан излучение поглощается и нагревает элементы клапана, преобразуется в тепло. Поглощение не может иметь резонансного характера, должно происходить во всем спектральном диапазоне возможных оптических помех. Необходимо, чтобы увеличение температуры элементов клапана за время порядка десятой доли длительности импульса ослепления (т.е. ≈ 1∙10^-9 с) приводило к изменению отражения или пропускания клапана и модуляции прошедшей части излучения с эффективностью 90÷100 %.

Во избежание потери возможности выполнения своих функций наблюдатель­ным прибором, защиту которого обеспечивает затвор, оптическое пропускание (отражение) затвора релаксирует к прежним значениям за время не более десятков-сотен мкс.

Перечисленные условия работы затвора могут быть обеспечены с использованием термоиндуцированных эффектов различной природы, среди которых следует выделить термоиндуцированные кинетические явления с деформацией оптических поверхностей; термоиндуцированные фазовые переходы 1 рода, сопровождающиеся пространственным переносом вещества (испарение и конденсация); термоиндуцированные нелинейные оптические эффекты.