CN105865268A - 一种对抗激光致盲的红外光学系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种对抗激光致盲的红外光学系统及其方法，其包含：整流罩，红外目标透过该整流罩照射到后方；中波成像探测单元，位于所述整流罩的出光侧，用于接收并探测从整流罩一侧过来的红外目标；中波激光四象限探测单元，位于所述整流罩的出光侧，用于接收并探测从整流罩一侧过来的红外目标；所述的中波成像探测单元与中波激光四象限探测单元采用共口径设计共用一个整流罩，当红外目标辐射强度小于一定阈值时，中波成像探测单元工作，当红外目标辐射强度达到一定阈值时，中波成像探测单元关闭，中波激光四象限探测单元工作。其优点是：空间尺寸小，在保证光学系统光圈数的情况下，有效保护红外探测系统免受激光武器的威胁。

Description

一种对抗激光致盲的红外光学系统及其方法

技术领域

本发明涉及中红外光学系统技术领域，具体涉及一种对抗激光致盲的红外光学系统及其方法。

背景技术

激光武器对红外制导武器的致盲破坏有两种，一种是对制导系统中光学组件的破坏，另一种是对致导系统中探测器的破坏。

激光对光学组件的破坏，一般表现为龟裂效应和磨砂效应，当制导系统的玻璃表面瞬间接收到大量激光能量时可能发生龟裂效应和磨砂效应，使玻璃变得不透明。

激光武器对探测器的破坏分为软破坏和硬破坏。由于所有的光点探测器在设计与制造时，为满足对远距离弱信号的探测，要求尽量提高其灵敏度和信噪比，并选择线性工作范围，这种线性工作段一般只能提供3~4个数量级的动态范围，因此，当它收到强光照射，特别市激光照射后，就会超出光电探测器的线性工作范围，产生记忆饱和、信号混沌和散射等一系列非线性光学效应。而当饱和、混沌效应出现时，光电探测器就会暂时失效或发生功能性退化，这就是软破坏，软破坏所需的激光功率较低，破坏后器件仍有信号输出，但信噪比会大大降低，是一种可逆性的破坏。由于光电探测器材料的吸光能力一般较强，其吸收峰值一般为10³W/cm²~10⁵W/cm²，因此，入射其上的激光大部分被吸收，结果引起温度上升，造成探测器破裂、碳化、热分解、融化、汽化等结构性破坏，这就是硬破坏，硬破坏所需的激光功率比较高，硬破坏后光电探测器完全失效，无信号输出或出现结构破坏，是一种不可逆的永久性破坏。

现有技术中，对抗激光致盲的红外光学系统的设计方法一般是采用共孔径接收，分立焦平面成像的光学系统形式。

发明内容

本发明的目的在于提供一种对抗激光致盲的红外光学系统及其方法，其由共口径设计的中波成像探测单元和中波激光四象限探测单元组成，空间尺寸小，在保证光学系统光圈数的情况下，有效保护红外探测系统免受激光武器的威胁。

为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种对抗激光致盲的红外光学系统，其特征是，包含：

整流罩，红外目标透过该整流罩照射到后方；

中波成像探测单元，位于所述整流罩的出光侧，用于接收并探测从整流罩一侧过来的红外目标；

中波激光四象限探测单元，位于所述整流罩的出光侧，用于接收并探测从整流罩一侧过来的红外目标；

所述的中波成像探测单元与中波激光四象限探测单元采用共口径设计共用一个整流罩，当红外目标辐射强度小于一定阈值时，中波成像探测单元工作，当红外目标辐射强度达到一定阈值时，中波成像探测单元关闭，中波激光四象限探测单元工作。

上述的对抗激光致盲的红外光学系统，其中，还包含：

转换逻辑装置，用于对所述中波成像探测单元或中波激光四象限探测单元探测到的数据进行切换输出。

上述的对抗激光致盲的红外光学系统，其中：

在所述整流罩的球心位置上设置一个光学系统转动中心，来实现整个光学系统的扫描跟踪。

上述的对抗激光致盲的红外光学系统，其中：

所述的中波激光四象限探测单元位于所述的整流罩与中波成像探测单元之间。

上述的对抗激光致盲的红外光学系统，其中，所述的中波成像探测单元包含：

反射校正镜组，其位于所述的中波激光四象限探测单元后方；

探测器保护开关，其位于所述反射校正镜组的后方；

探测器组件，其位于所述探测器保护开关的后方。

上述的对抗激光致盲的红外光学系统，其中，所述的中波激光四象限探测单元包含：

激光镜组，其位于所述的整流罩的后方；

四象限探测器，其位于所述激光镜组的后方。

上述的对抗激光致盲的红外光学系统的对抗激光致盲方法，其中：

红外目标透过整流罩照射到后方；当目标为非激光信号，中波成像探测单元工作并输出探测数据；当目标为激光信号，中波成像探测单元关闭，中波激光四象限探测单元工作并输出探测数据。

本发明与现有技术相比具有以下优点：由共口径设计的中波成像探测单元和中波激光四象限探测单元组成，空间尺寸小，在保证光学系统光圈数的情况下，有效保护红外探测系统免受激光武器的威胁。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明中中波成像探测单元的工作原理图；

图3为本发明中中波激光四象限探测单元的工作原理图。

具体实施方式

以下结合附图，通过详细说明一个较佳的具体实施例，对本发明做进一步阐述。

如图1所示，一种对抗激光致盲的红外光学系统，其包含：整流罩1，红外目标15透过该整流罩1照射到后方；中波成像探测单元，位于所述整流罩的出光侧，用于接收并探测从整流罩1一侧过来的红外目标15；中波激光四象限探测单元，位于所述整流罩1的出光侧，用于接收并探测从整流罩1一侧过来的红外目标15；所述的中波成像探测单元与中波激光四象限探测单元采用共口径设计，整流罩1为成像系统何激光系统所共用；以本发明在导弹制导系统中的应用为例，中波成像探测单元和中波激光四象限探测单元同时探测整流罩1侧过来的3~5um波段内的目标中波红外辐射，当红外目标15辐射强度小于一定阈值时，中波成像探测单元没有饱，此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15辐射强度达到一定阈值时，认为此时探测信号即红外目标15光线为激光信号，中波成像探测单元饱和并关闭以自我保护，由中波激光四象限探测单元工作，导弹制导系统转向使用该中波激光四象限探测单元的模式进行探测跟踪继续寻的，基于以上原理，本发明是根据目标辐射强度的变化，使信号探测在中波成像探测单元与中波激光四象限探测单元之间切换，以克服由激光引起的致盲问题。

本实施例中，导弹制导系统对所述中波成像探测单元或中波激光四象限探测单元探测到的数据切换转向是通过一个转换逻辑装置来完成的。

本实施例中，在所述整流罩1的球心位置上设置一个光学系统转动中心6，来实现整个光学系统的扫描跟踪。

本实施例中，所述的中波激光四象限探测单元位于所述的整流罩1与中波成像探测单元之间。所述的中波成像探测单元包含：反射校正镜组，其位于所述的中波激光四象限探测单元后方；反射校正镜组，其位于所述的中波激光四象限探测单元后方；探测器保护开关，其位于所述反射校正镜组的后方；探测器组件10，其位于所述探测器保护开关的后方。所述的中波激光四象限探测单元包含：激光镜组，其位于所述的整流罩1的后方；四象限探测器，其位于所述激光镜组的后方。

如图2所示，所述的中波成像探测单元的反射校正镜组包含：依次设置的次反射镜2、第一校正镜3、第二校正镜5以及主反射镜4；所述的探测器保护开关为片门机构11；所述的探测器组件10包含：依次设置的探测器保护玻璃7、探测器滤光片兼冷光阑8、探测器光敏面9；其工作原理是，红外目标15的光线经过主反射镜4反射到次反射镜2上，并经过次反射镜2再次反射经过光轴到达第一校正镜3上，然后再通过第二校正镜2使得光线汇聚到后方的片门组件11所设置的范围内，该中波成像探测单元工作时的，片门组件11打开，最后光线经过探测器保护玻璃7和探测器滤光片兼冷光阑8成像到探测器光敏面9上，制导系统根据探测器光敏面9的输出信号进行寻的，当该中波成像探测单元不工作，此时片门组件11关闭，避免探测器组件10因辐射强度过大损坏。

如图3所示，所述的中波激光四象限探测单元的激光镜组包含：依次设置的第一激光镜片14、第二激光镜片13；所述的四象限探测器采用的是四象限探测器光敏面12；当所述的中波成像探测单元不工作时，该中波激光四象限探测单元开始工作，其原理是：光线透过整流罩1后经过第一激光镜片14和第二激光镜片13后汇聚到四象限探测器光敏面12上成像，制导系统根据四象限探测器光敏面12的输出信号进行寻的。

本实施例中，所述的整流罩1的面型为球面，材料为氟化镁，外半径48mm内半径45.5mm厚度为2.5mm；中波成像探测单元各组件的材料、结构如下：次反射镜2材料为石英玻璃，面型为平面；第一校正镜3材料为硒化锌；第一面为球面，第二面为高低非球面加衍射面；主反射镜4材料为铝合金，面型为抛物面，外口径g为56mm，内口径f为26.6mm；第二校正镜5材料为单晶锗，第一面为球面，第二面为高次非球面；探测器保护玻璃7材料为蓝宝石平板窗口；探测器滤光片兼冷光阑8材料为蓝宝石平板；片门组件11由9片叶片组成，打开或关闭时间为1/60秒，可连续开关10分钟。各组件的设置距离关系如下：整流罩1内表面到次反射镜2的距离a为11mm；整流罩1外表面到转头中心6距离c为48mm，即转动中心在整流罩1的球心处；整流罩1外表面到探测器光敏面9的距离d为54mm；第二校正镜5到探测器保护玻璃7的距离b为3.3mm；通过上述结构设计，采用不同透镜材料组合以及冷光阑完全匹配的设计，实现了被动无热化，确保在-45℃~+60℃温度范围内成像质量的稳定。

本实施例中，中波激光四象限探测单元各组件的材料、结构如下：第一激光镜片14材料为单晶硅，其第一、第二面均为球面，且在该第二个球面上镀制滤光膜；第二激光镜片13材料为单晶锗，第一面为高次非球面，第二面为球面；四象限探测器光敏面12直径为Φ2，由四个探测单元组成，每个象限一个探测元件。各组件的设置距离关系如下：整流罩1外表面到四象限探测器光敏面12的距离e为10.3mm。

本发明还提供了一种对抗激光致盲的红外光学系统的对抗激光致盲方法，其包含：红外目标15透过整流罩1照射到后方；当目标为非激光信号，中波成像探测单元工作并输出探测数据；当目标为激光信号，中波成像探测单元关闭，中波激光四象限探测单元工作并输出探测数据。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (7)

1.一种对抗激光致盲的红外光学系统，其特征在于，包含：

整流罩（1），红外目标（15）透过该整流罩（1）照射到后方；

中波成像探测单元，位于所述整流罩的出光侧，用于接收并探测从整流罩（1）一侧过来的红外目标（15）；

中波激光四象限探测单元，位于所述整流罩（1）的出光侧，用于接收并探测从整流罩（1）一侧过来的红外目标（15）；

所述的中波成像探测单元与中波激光四象限探测单元采用共口径设计共用一个整流罩（1），当红外目标（15）辐射强度小于一定阈值时，中波成像探测单元工作，当红外目标（15）辐射强度达到一定阈值时，中波成像探测单元关闭，中波激光四象限探测单元工作。

2.如权利要求1所述的对抗激光致盲的红外光学系统，其特征在于，还包含：

转换逻辑装置，用于对所述中波成像探测单元或中波激光四象限探测单元探测到的数据进行切换输出。

3.如权利要求1所述的对抗激光致盲的红外光学系统，其特征在于：

在所述整流罩（1）的球心位置上设置一个光学系统转动中心（6），来实现整个光学系统的扫描跟踪。

4.如权利要求1所述的对抗激光致盲的红外光学系统，其特征在于：

所述的中波激光四象限探测单元位于所述的整流罩（1）与中波成像探测单元之间。

5.如权利要求4所述的对抗激光致盲的红外光学系统，其特征在于，所述的中波成像探测单元包含：

反射校正镜组，其位于所述的中波激光四象限探测单元后方；

探测器保护开关，其位于所述反射校正镜组的后方；

探测器组件（10），其位于所述探测器保护开关的后方。

6.如权利要求5所述的对抗激光致盲的红外光学系统，其特征在于，所述的中波激光四象限探测单元包含：

激光镜组，其位于所述的整流罩（1）的后方；

四象限探测器，其位于所述激光镜组的后方。

7.一种如权利要求1~6中任意一项所述的对抗激光致盲的红外光学系统的对抗激光致盲方法，其特征在于：

红外目标（15）透过整流罩（1）照射到后方；当目标为非激光信号，中波成像探测单元工作并输出探测数据；当目标为激光信号，中波成像探测单元关闭，中波激光四象限探测单元工作并输出探测数据。