JPH01500234A - Laser output thin film limiter - Google Patents
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- JPH01500234A JPH01500234A JP62503780A JP50378087A JPH01500234A JP H01500234 A JPH01500234 A JP H01500234A JP 62503780 A JP62503780 A JP 62503780A JP 50378087 A JP50378087 A JP 50378087A JP H01500234 A JPH01500234 A JP H01500234A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。 (57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】 レーザー出力の薄膜式制限器 従来の技術 1、関連出願 この特許出願の関連出願は、「レーザーの危険防御装置」と題されて、 Geo rge−F−J−Garlick、Joseph −A ・Minahan、お よび、David−R−Lillington等によって、1986年7月9日 、ヒユーズエアクラフト社から出願された。[Detailed description of the invention] Laser output thin film limiter Conventional technology 1. Related applications A related application to this patent application is entitled "Laser Hazard Protection Device" and is filed by Geo. rge-F-J-Garlick, Joseph-A Minahan, O and David-R-Lillington et al., July 9, 1986. , filed by Hughes Aircraft Company.
同社により共通に所有されているこの関連出願の明細書は、本出願に参考として 組入れられている。The specification of this related application, which is commonly owned by the Company, is incorporated herein by reference. It is incorporated.
2、発明の利用分野 この発明は、可視光線と赤外線の検出器とセンサーのシステムに関するものであ る。発明の中心は、高出力レーザー源の放熱による損傷から高感度センサーを保 護することである。2. Field of application of the invention This invention relates to a visible light and infrared detector and sensor system. Ru. The core of the invention is to protect sensitive sensors from damage caused by heat dissipation from high-power laser sources. It is to protect.
3、従来技術 光学技術は、大きく二つの実施分野に分けられる。一方で、光(つまり、紫外線 、赤外線、電磁放射線)は、医療や度量衡学など多くの目的のため、発生され、 扱われ、有効化されてきた。そしてもう一方で、発生され有効化された光は、そ の性質を生かして種々のセンサーに検知させるという使われ方をされる。光学が まだ学問として初期の頃は、主な光検知装置は、人間の目か写真の感光剤であっ た。しかし近年になりこの分野が発達してくると、より高感度でより高精度な光 検知装置が望まれるようになってきた。3. Conventional technology Optical technology can be broadly divided into two areas of practice. On the other hand, light (i.e. ultraviolet light) , infrared, electromagnetic radiation) is generated and used for many purposes, including medicine and metrology. It has been treated and validated. And on the other hand, the generated and activated light It is used to make use of its properties to be detected by various sensors. optics In the early days of the discipline, the main light-detecting devices were either the human eye or photographic photosensitizers. Ta. However, in recent years, as this field has developed, more sensitive and more accurate light has been developed. Detection devices have become desirable.
半導体の製造技術は、極端に正確なセンサーを提供してくれた。焦点面を配列す ることにより、半導体接合の表面上に入射光を記録するためには、半導体接合に おける光伝導効果が利用される。カメラでちょうどそうするように、光集束装置 を光学システムに合体させると、焦点面の配列により、検知された波形の映像や 光の波面を複写する電気信号を非常に正確に出力するようになる。出力信号は、 電気信号の処理装置を通すことができ、一定の要求に使用出来る。上記検出ネッ トワークは、テレビ信号発生の基本形式を形成している。Semiconductor manufacturing technology has provided extremely accurate sensors. Align the focal plane In order to record the incident light on the surface of the semiconductor junction by The photoconductive effect is utilized. A light focusing device, just like you do in a camera When integrated into an optical system, the array of focal planes produces an image of the detected waveform. It will output an electrical signal that copies the wavefront of light with great precision. The output signal is It can be passed through electrical signal processing equipment and used for certain requirements. The above detection net networks form the basic form of television signal generation.
光検知システムは、世界の広大な人工衛生カメラのネットワークや地図作成の中 心をなすものである。焦点面の配列が特定の光の波長に合せて作られれば、地図 作成のための人工衛星は、地球上の天候から可視光線を、大陸や植物より赤外線 の分布を、また太陽による妨害により紫外線を検知することができる。Optical detection systems are part of the world's vast network of artificial satellite cameras and mapping tools. It is something that comes from the heart. If the array of focal planes is tailored to a specific wavelength of light, a map can be created. The creation of satellites uses visible light from the weather on Earth, and infrared light from continents and plants. It is possible to detect the distribution of ultraviolet rays and the interference caused by the sun.
検知装置のための研究所も多数造られた。そして、光学機器の使用により、精度 や柔軟性に余裕が生れ、科学技術や産業用の検知装置の信頼性や精度を向上させ た。Many laboratories for detection equipment were also built. And, through the use of optical equipment, precision This increases the reliability and accuracy of scientific, technological and industrial sensing equipment. Ta.
新しい世代の検知装置の長所は、すなわち非常に暗い状態で光の像を記録できる 事だが、それが大きな弱点であることも試験された。強い光源を焦点面に集中さ せて得た、高い輝度の瞬間的なパルスは半導体の薄く壊れやすい表面を一時的に 壊すか、完全に破壊してしまうのである。研究所の実験室において、レーザー光 の偏在は、高価で高精度な検知装置の故障の大きな原因になってきている。他に も、軍事用の検知装置(たとえば、夜間や煙が立込めた環境でよく使用される赤 外線IRセンサー)は、特にレーザー源からの妨害や被害には弱く壊れやすい。The advantage of the new generation of detection devices is that they can record light images even in very dark conditions. However, it was also tested to be a major weakness. Focus a strong light source on the focal plane The resulting momentary pulse of high brightness temporarily damages the thin and fragile surface of the semiconductor. Either destroy it or destroy it completely. Laser light in laboratory laboratory The uneven distribution of these substances has become a major cause of failure of expensive and highly accurate detection equipment. other Military-grade detection equipment (for example, red External IR sensors) are particularly susceptible to interference and damage from laser sources and are easily damaged.
低い照度の下で使用されるすべての検知装置は、不注意からの又は故意の破壊か ら、なんらかの形で防護してやらなければならない。All detection devices used in low light conditions are susceptible to inadvertent or intentional destruction. They must be protected in some way.
特に最近は多くの労力を費やして、高感度の検知装置に対する防護の方法の開発 が進められている。高出力のレーザー放射に対する防護の種々な方法例は、とり わけて深く発議され、調査されてきている。最も簡単で明白な防護装置は、機械 式の蓋(mechanical 5hutter)を設けることである。照度が 増加してきたとき、焦点面の配列を防護しようとする場合、防護蓋でセンサーの 開口部を覆ってやればよい。この方法の困難性は、防護蓋を移動して所定の位置 にセットするために、本質的に長い時間を要することである。レーザー放射から 防護するために防護蓋が閉じる数ナノセコンドの時間で、レーザー放射はセンサ ーの基質に被害を与え、センサーを破壊してしまう。Particularly recently, much effort has been devoted to the development of methods of protection for highly sensitive detection devices. is in progress. Examples of various methods of protection against high-power laser radiation include: The issue has been discussed and investigated in detail. The simplest and most obvious protective device is The first step is to provide a mechanical 5hutter. The illuminance If you want to protect the focal plane array when increasing the Just cover the opening. The difficulty with this method is that the protective lid must be moved and placed in place. It essentially takes a long time to set it. from laser radiation Within a few nanoseconds the protective lid closes to protect the laser radiation from reaching the sensor. damage the substrate and destroy the sensor.
防護手段の立上がり時間の改善のために、光学上の種々な現象が、有害な高出力 光源から検知装置を防護しようとして研究された。たとえば、高圧下の一定のガ スは、一定の波長の放射を強力に吸収する性質がある。しかし、この方法は致命 的な欠点を持っている。第一に、高圧のガスは危険であること、第二に、この方 法は種々の危険に対する、広い保護を与えることが出来ない。ガスが危険なレー ザー光を吸収した場合でも、吸収は完全には行われず、強力なレーザー光だとこ の保護の方法は結局うちまかされてしまう。In order to improve the rise time of protective measures, various optical phenomena can be It was researched in an attempt to protect detection equipment from light sources. For example, constant gas under high pressure The substance has the property of strongly absorbing radiation of certain wavelengths. However, this method is fatal It has certain drawbacks. Firstly, high pressure gas is dangerous, and secondly, this method The law cannot provide broad protection against various risks. Gas is dangerous Even if the laser light is absorbed, the absorption is not complete, and if the laser light is strong, In the end, the methods of protection are left to us.
同様に絶縁性フィルムと金属性フィルムからなる吸収用の光学コーティングを用 いて、特定波長の光の吸収が試験された。推測すると、すべての実際的なレーザ ーによる被害は文献化され、防護するのに最適と思われる方法や光吸収用のフィ ルターはそのような波長だけを除去するように設計され構成されている。しかし やはり、このような周波数帯フィルター技術を用いても完全には、高輝度のレー ザー光が検知装置の表面に達するのを防護することはできないのだ。そのうえ、 防護帯を用いれば、一定波長での望ましい放射が検知装置に入ることをも防止す るので、センサーのS/N比を極端に減少させてしまう。Similarly, an optical absorption coating consisting of an insulating film and a metallic film is used. The absorption of light at specific wavelengths was tested. Guess all practical lasers Damage caused by The router is designed and constructed to remove only those wavelengths. but After all, even if such frequency band filter technology is used, it cannot completely eliminate high-brightness lasers. There is no way to protect the laser light from reaching the surface of the detection device. Moreover, Guard belts can also be used to prevent desired radiation at certain wavelengths from entering the detection device. Therefore, the S/N ratio of the sensor is extremely reduced.
いくつかの非線形性の光学効果は、センサーの防護に利用しようとして開拓され た。液状の結晶の非線形性的焦点ぼけにより、このとき高輝度のレーザー光は発 散され、この現象によりレーザーの被害からの広帯域の防護に利用できる。Several nonlinear optical effects have been explored for use in sensor protection. Ta. Due to the nonlinear defocus of the liquid crystal, the high-intensity laser light is emitted at this time. This phenomenon can be used for broadband protection against laser damage.
しかし、防護効果に対しては、この場合は立上がり時間はむしろ長すぎる。種々 の非線形性位相結合を用いた技術は、検知装置の表面を防護するように研究され た。このような試みの中で、センサーを基礎としたレーザー光源によるリボンピ ングされた非線形性の媒体を用いれば、可能性として高輝度のレーザー光の被害 を後方へ逃してやることが出来る。しかし運の悪い事に、この位相結合法は極端 に波長に敏感であり、あらかじめレーザー光が危険であることを知っておく必要 がある。加えて、非線形性の焦点ぼけの効果のために、この技術が動作する以前 に、大出力密度が必要とされている。多くの非線形性の効果は、他の光学の分野 と同程度に有効であるが、広帯域の繊細な検知装置のシステムの防護には、不適 当である。However, for a protective effect, the rise time in this case is rather too long. many kinds Techniques using nonlinear phase coupling have been investigated to protect the surface of sensing devices. Ta. Among these efforts, ribbon piping using a sensor-based laser light source has been developed. Possible damage from high-intensity laser light when using non-linear media You can make it escape backwards. Unfortunately, however, this phase coupling method is extremely It is important to know in advance that laser light is dangerous. There is. In addition, due to the defocusing effect of nonlinearity, this technique works previously Therefore, high power density is required. Many nonlinear effects can be seen in other fields of optics. is as effective as, but unsuitable for protecting broadband and sensitive sensing systems. That's true.
危険な!、−−ザー放射から焦点面を守る代わりに、検知装置の焦点面を堅く! 、てやろうという試みがなされた。Kruer等により米国特許第4,117, 329.号による検知装置の製造技術には、熱的に大きなヒート・シンクに接続 された検出器を形成する技術が述べられている。この方法で形成された構成によ れば、吸収された熱を、検知装置の表面の光伝導物質から効果的に持ち去ること ができる。dangerous! , -- Instead of protecting the focal plane from laser radiation, the focal plane of the detection device is made rigid! , an attempt was made to do so. U.S. Pat. No. 4,117, by Kruer et al. 329. The manufacturing technology of the sensing device according to the Techniques for forming a detector are described. The configuration formed in this way the absorbed heat is effectively carried away from the photoconductive material on the surface of the sensing device. Can be done.
考えられる限りのレーザー光放射の被害に対した、広範囲の防護について責任あ る陳述を示した発明なり方法なりは、まだ存在し7ていない。検知装置の通常の 機能に干渉することなく、広範囲にわたり検知装置システムを防護する方法なり 器具なりは存在しない。Responsible for comprehensive protection against all conceivable laser radiation damage. No invention or method yet exists that provides such a statement. The normal detection device A way to protect a detector system over a wide range without interfering with its functionality. No equipment exists.
従来の検知装置の構成を大きく変更することなしに、検知装置の焦点面の配列を 高輝度レーザー光の放射による被害から防護する実際的で信頼のおける技術は、 光学技術の分野のなかでは、目覚ましい発展を遂げることとなるだろう。このよ うな発明は、光学技術の組織体に二十年以上は必要な経験として、長く要求に応 じて行くだろう。センサーや検知装置の製造者は、レーザーの被害を受けそうな センサーの全てについて、高価で高感度なセンサーを都合よく防護してくれるこ の様な革新的な考案を使用するだろう。この発明は、広範囲にわたるセンサーシ ステムや検知装置の配列に対して用いるとよく、広範囲の適用例において、守備 −貫した信頼のおける適用が可能になる。The focal plane arrangement of the detection device can be changed without major changes to the configuration of the conventional detection device. A practical and reliable technique to protect against damage caused by the radiation of high-intensity laser light is This will likely lead to remarkable progress in the field of optical technology. This way Such inventions will continue to meet demand for a long time, as optical technology organizations require at least 20 years of experience. I'll probably go there. Manufacturers of sensors and detection equipment likely to be affected by laser For all types of sensors, this product conveniently protects expensive and highly sensitive sensors. will use innovative ideas such as This invention can be applied to a wide range of sensor systems. It is often used for stems and arrays of sensing devices, and is useful in a wide range of applications. - Enables consistent and reliable application.
発明の要約 この発明の目的は、主要な科学技術の発展を補助することである。レーザー出力 の薄膜式制限器は、あらゆるセンサーの潜在的なレーザー放射による損害からの 、簡単で柔軟性に富んで効果的な防護方法を提供するものである。この発明によ り、各種の検知装置のシステムにおける光学機械技術者は、以前には不可能だっ た水準の安全対策を施すことが可能になる。Summary of the invention The purpose of this invention is to assist major scientific and technological developments. laser power The thin-film restrictor protects any sensor from potential laser radiation damage. , which provides a simple, flexible and effective method of protection. With this invention opto-mechanical engineers in various sensing device systems This makes it possible to implement safety measures of a higher standard.
レーザーの薄膜式出力制限器は、薄いフィルム状のプラスチックの基質と、反射 する塗装面より成る。塗装フィルムは、薄膜反射部の平坦度を維持している輪に 引伸ばされ、張付けられている。ちょうどテープ・レコーダーにおけるキャプス タンと同様に、シャフト、ベアリング、モーターが薄膜リングを支援し、必要に 応じて回転する。この発明は、防護されている特殊なセンサーの光の進路中にお いて、ちょうどもうひとつの反射面として機能している。センサーに入ってくる 光は、薄膜の反射面に達する前に、レンズやミラーで焦点を合わされる。それゆ え、すべての光が、薄膜の表面で小さな点として形成される。通常の操作におい ては、この焦点を合せる操作で、光学的な機能が損われる事はない。薄膜により 反射した光は、その先の光学部品に像を映し、検知装置の焦点面の配列で検知さ れる。しかし、大きなレーザーのパルスが検知装置の開口部に入射した場合、焦 点を絞られたレーザーのエネルギーは、薄膜に使われているプラスチックの熱の 限界を越えた高い出力を引起こす。薄膜はエネルギーを吸収し、除去し、蒸発さ せる。そして、レーザーのエネルギーを薄膜の反射面から反射させる代わりに、 膜を通過させ、ビーム放出器に吸収させる。Laser thin-film power limiters consist of a thin film plastic substrate and a reflective It consists of a painted surface. The paint film is applied to the ring that maintains the flatness of the thin reflective area. Stretched and stretched. Caps just like in a tape recorder As well as tongues, shafts, bearings and motors support and require thin film rings. Rotate accordingly. The invention is based on a special sensor that is protected by a It functions as just another reflective surface. enters the sensor The light is focused by lenses and mirrors before reaching the reflective surface of the thin film. That's it Well, all the light is formed as tiny dots on the surface of the thin film. Normal operation This focusing operation does not impair the optical function. by thin film The reflected light projects an image on an optical component ahead of it, and is detected by the focal plane array of the detection device. It will be done. However, if a large laser pulse enters the aperture of the detector, the focus will be The focused laser energy absorbs heat from the plastic used in the thin film. Causes high output beyond the limit. Thin films absorb energy, remove it, and evaporate it. let And instead of reflecting the laser energy off the reflective surface of the thin film, It passes through the membrane and is absorbed by the beam emitter.
一度、レーザーの脅威が減ずれば、ビーム放出器のなかでエネルギーは消滅し、 新たな位置で薄膜反射面は回転移動し、正常なセンサーの動作が再開する。薄膜 レーザーの出力制限器による防護は、過剰のレーザー放射が検知装置に障害を引 起こしている期間を除いて、センサーシステムの正常な働きを妨げはしない。さ らに、薄膜に入射する光のスポットサイズは変化するものなので、装置を防御す るしきい値は種々の応用とレーザーエネルギーに対して用いられる。Once the laser threat is reduced, the energy dissipates inside the beam emitter and At the new position, the thin film reflective surface rotates and normal sensor operation resumes. thin film Laser output limiter protection prevents excessive laser radiation from causing damage to detection equipment. It does not interfere with the normal functioning of the sensor system except during the waking period. difference Furthermore, since the spot size of the light incident on the thin film varies, it is difficult to protect the device. The thresholds used are used for various applications and laser energies.
そのため、色々と考えられるレーザーによる障害からセンサーシステムを防護す るのが、この発明の目的である。Therefore, it is necessary to protect the sensor system from various possible laser interferences. It is the purpose of this invention to
もう一つの発明の目的は、検知装置群(arrays)を簡単で安価な方法で防 護することである。Another object of the invention is to prevent an array of detection devices in a simple and inexpensive manner. It is to protect.
なお、他の目的として、特殊なセンサーシステムや環境の違いに対しても適当な レーザー出力制限器を簡単に用意できるような構造にすることがある。In addition, for other purposes, it can also be used for special sensor systems and environmental differences. The structure may be such that a laser output limiter can be easily provided.
また、それ以外の目的として、被害を与える連続的なレーザーパルスに対抗する ような、連続的に再生可能なレーザー出力制限器を提供することである。Also, for other purposes, to counter damaging continuous laser pulses. It is an object of the present invention to provide a continuously reproducible laser output limiter.
また、それ以外にも、極端に短いレーザーパルスに対してもセンサーを防護でき るような、極端に立上がりの速い防護装置とすることも目的のひとつである。Additionally, the sensor can also be protected against extremely short laser pulses. One of the objectives is to create a protective device that has an extremely fast start-up time.
他の目的の理解や、この発明の目的、又はより完全でわかりやすい説明は、後述 の実施例の説明又は、添付図面を学ぶことで理解できるだろう。An understanding of other purposes, purposes of this invention, or a more complete and understandable description is provided below. This can be understood by studying the description of the embodiments or the accompanying drawings.
図面の簡単な説明 図1は、焦点結合素子、検知装置群、及び付属のビーム吸収器を有するレーザー の薄膜式出力制限器とからなる包括的なセンサーシステムの概略図である。Brief description of the drawing Figure 1 shows a laser with a focus coupling element, a detector group, and an attached beam absorber. 1 is a schematic diagram of a comprehensive sensor system consisting of a thin film output limiter and a thin film output limiter.
図2は、薄膜の表面を貫通する多くの燃焼孔と保持リングを見せている、薄膜反 射面の上面図である。Figure 2 shows a thin film membrane showing many combustion holes and retaining rings penetrating the surface of the membrane. FIG.
図3は、薄膜反射面の断面図である。図3aは、薄膜反射面の全体の断面図であ る。図3bは、入射するレーザーに面したプラスチックの基質と、その底部の反 射層とからなる薄膜である。FIG. 3 is a cross-sectional view of the thin film reflective surface. Figure 3a is a cross-sectional view of the entire thin film reflective surface. Ru. Figure 3b shows the plastic substrate facing the incident laser and its bottom reflection. It is a thin film consisting of a radiation layer.
図4は、時間を軸にした連続的なレーザー光の強度を、検知装置の表面の輝度で 示したグラフである。一つは、レーザーの薄膜式出力制限器を用いない場合、も う一方は用いた場合の、検知装置の表面の輝度の軌跡を示したグラフである。Figure 4 shows the intensity of continuous laser light based on time as a function of the brightness of the surface of the detection device. This is the graph shown. One is that if a laser thin-film output limiter is not used, The other is a graph showing the trajectory of the brightness on the surface of the detection device when it is used.
図5は、瞬間的なレーザーの強度について時間を軸にした、検知装置の表面の輝 度の軌跡のグラフである。一方はレーザー光の薄膜式出力制限器を用いた場合、 もう一方は用いない場合の輝度の軌跡のグラフである。Figure 5 shows the brightness of the surface of the detection device with respect to the instantaneous laser intensity as a time axis. It is a graph of the locus of degrees. On the other hand, when using a thin film output limiter for laser light, The other is a graph of the trajectory of brightness when not used.
実施例の説明 図1は、レーザー光の薄膜式出力制限器を使用した防護センサーについて述べる 。従来の放射光形の検知装置を用いる場合において、入射してきた光線束10は 、対物レンズ12と映像レンズ1Bを通過し、検知袋装置の焦点面の上に焦点を 収束される。けれども、レーザー放射の被害からの防護のために、今回の発明、 レーザー光の薄膜式出力制限器■4が、光路の途中に挿入される。対物レンズ1 2は、最初に光線束の焦点を、薄膜反射面28に結ぶ。この反射面は、映像レン ズ16に反射させる。(レンズ16は、複数のレンズの配列に置換えても良い。Description of examples Figure 1 describes a protective sensor using a thin-film output limiter for laser light. . When using a conventional synchrotron radiation type detection device, the incident light beam 10 is , passes through the objective lens 12 and the video lens 1B, and focuses on the focal plane of the detection bag device. Converged. However, in order to protect against damage from laser radiation, the present invention, A laser light thin film output limiter 4 is inserted in the middle of the optical path. Objective lens 1 2 first focuses a beam of light on a thin film reflective surface 28. This reflective surface is reflected onto the lens 16. (The lens 16 may be replaced with an array of multiple lenses.
)映像レンズ16は、光線束10を焦点面18に収束する。) The imaging lens 16 focuses the bundle of rays 10 onto a focal plane 18 .
対物レンズ12は、しっかりと光線束IOを薄膜28の表面に収束させているの で、多くの放射エネルギーが、強力なレーザー光源から発したように、焦点の位 置で巨大なエネルギーを作りだしている。薄膜上でのエネルギー流量の急激な上 昇は、プラスチックと反射塗装を溶し、薄膜上の穴を焼き、その放射光を薄膜の 背後にあるビーム排除器20まで送込む。ビーム排除器20は、熱を吸収するた めの媒体によって満たされた空洞により構成されており、この媒体は金属か合成 プラスチックからなり、流動性の冷却ジャッケトにより空洞の廻りを取囲むか、 あるいは対流を起こすかにより放熱を行なっている。必要な放熱の量は、放熱す べきエネルギーの量で決ってくる。空洞の開口部は、すべての光線束がビーム排 除器の中に入り、光線束が逃げていく前に熱が吸収されるような大きさをしてい る。The objective lens 12 securely converges the light beam IO onto the surface of the thin film 28. , a lot of radiant energy, like that from a powerful laser source, is placed at a focal point. It generates a huge amount of energy. Rapid increase in energy flow on thin films Noboru melts the plastic and reflective paint, burns holes in the film, and directs the emitted light into the film. It is sent to the beam excluder 20 behind it. Beam excluder 20 is used to absorb heat. consists of a cavity filled with a medium, which may be metallic or synthetic. The cavity is surrounded by a fluid cooling jacket made of plastic, or Alternatively, heat is dissipated by causing convection. The amount of heat dissipation required is It is determined by the amount of energy required. The opening of the cavity is such that all the ray bundles are beam-excluded. It is sized so that the heat is absorbed before the ray bundle escapes. Ru.
ビーム排除器の中は、いくつかのタイプの出力メーターが置けるようになってい る。出力メーターは通例の銅コンスタンタン熱電対で、温度により電圧が変わる ものである。出力が無害なレベルまで減少すると、検知装置18が正常な動作を 再開するのを認めるために出力センサーが感知する。この分野の通常の知識であ る技術により、簡単に構成された電子フィードバック・システム21を使用した 出力メーターは、薄膜式レーザー出力制限器の回転機構に接続されている。Several types of power meters can be placed inside the beam excluder. Ru. The output meter is a regular copper constantan thermocouple, and the voltage changes with temperature. It is something. When the output decreases to a harmless level, the sensing device 18 resumes normal operation. Output sensor senses to allow restart. This is common knowledge in this field. Using an easily configured electronic feedback system 21, The power meter is connected to the rotating mechanism of the thin film laser power limiter.
そのようなフィードバック・システム21の一形態は、熱電対に付属した電圧メ ーターを監視し、機械を操作する人間である。普通に操作するレベルまで電圧が 落ちると、ビーム排除器20により輝度エネルギーを除去されない点であること を表示され、操作者は手動で薄膜を新しい場所に移動することができる。二つに 一つを選ぶとして、記述したような電子フィードバック・システム21を使用し て、放射による脅威が停止すると、モーター17a、bあるいはリムの回りに設 けられた他の回転手段により、操作されるキャプスタン15a、bは、薄膜式レ ーザー出力制限器14を、被害を受けていない良い部分である新しい部分の薄膜 へと回転する。この点について、センサーはもういちど充分に操作準備される。One form of such a feedback system 21 is a voltage gauge attached to a thermocouple. A person who monitors the controller and operates the machine. The voltage has dropped to the level for normal operation. be at a point where the luminance energy is not removed by the beam excluder 20 if it falls; is displayed and the operator can manually move the membrane to a new location. in two If I had to choose one, I would use an electronic feedback system 21 like the one described. Once the radiation threat has ceased, the motors 17a, b or The capstans 15a, b, which are operated by other rotating means The laser output limiter 14 is replaced with a thin film of a new part that is a good part that has not been damaged. rotate to. In this regard, the sensor is once again fully operationally ready.
機器が薄膜の交換を必要とする前に多くの薄膜の表面が使用されるように、薄膜 は回転される。これらのさまざまな動作は、図1のキャプスタン15a、bの近 くに矢印で示し図解されている。Thin membrane so that many membrane surfaces are used before the equipment requires membrane replacement. is rotated. These various operations are performed near the capstans 15a, b in FIG. It is shown and illustrated by arrows.
図2と図3により、種々の薄膜式レーザー出力制限器の概観が示されている。図 2は薄膜面24の円弧にそって多くの燃焼孔31を示しており、一方、図3aは 薄膜の断面を示している。薄膜は、光学的に水平に塗装された重合体の膜組織2 4であり、支持リング22にさし渡してぴんと張られている。薄膜24は支持リ ング22の外の角のまわりの斜角30に取付けられている。エポキシ系の粘着剤 は、薄膜の表装の支持リングに取付けるための接着の媒体として使用される。薄 膜24は、光学的な平面を得るために、その技術分野における公知の従来技術で ある、鋳造や、回転塗装や、蒸着を種々反復試験することで、光学的な平面を得 ることが出来る。このような方法は、光の波長の10分の1の光学的な平面を達 成し、また赤外線スペクトラム中ではさらによい結果が得られる。それゆえに、 理想的な薄膜反射膜の品質は、大部分のセンサーや検知装置に充分に適応できる だろう。2 and 3 provide an overview of various thin film laser power limiters. figure 2 shows many combustion holes 31 along the arc of the membrane surface 24, while FIG. A cross section of the thin film is shown. The thin film is an optically horizontally coated polymer film structure 2 4 and is stretched taut across the support ring 22. The thin film 24 is The bevel 30 is attached around the outer corner of the ring 22. epoxy adhesive is used as an adhesive medium for attachment to the support ring of the membrane facing. Thin The membrane 24 is formed using conventional techniques known in the art to obtain an optical plane. By repeatedly testing various methods such as casting, rotary coating, and vapor deposition, we were able to obtain an optically flat surface. Rukoto can. Such a method can reach an optical plane that is one-tenth of the wavelength of light. and even better results are obtained in the infrared spectrum. Hence, Ideal thin film reflective coating quality is sufficient for most sensors and sensing devices right.
図3bは、良好な塗装した薄膜の外形を示したものである。入射する光線束10 は、反射層28に収束し、反射する。例えば波長が1000μmの波長の二酸化 炭素レーザーのような特定のエネルギーの脅威から防護するために、後部反射膜 構造が使用される。光線束lOは、後部反射膜28の上の薄膜基質26を通して 収束する。防護を必要として、特定の波長において大量に吸収するような、特定 な重合体が選ばれる。プラスチックの薄膜が強力に吸収するような波長の大量の 放射がシステムに入ってきた場合、反射した光線束は収束され、第一にプラスチ ック・フィルム26を溶かし、そして次に、薄膜の除去により、光線束が薄膜を 通過しビーム排除器20に達する。Figure 3b shows the outline of a good coated film. Incident ray bundle 10 is converged on the reflective layer 28 and reflected. For example, carbon dioxide with a wavelength of 1000 μm Rear reflective coating to protect against certain energy threats like carbon lasers structure is used. The light beam lO passes through the thin film substrate 26 on the rear reflective membrane 28. Converge. Specified materials that require protection and absorb large amounts at specific wavelengths. A polymer is selected. Large numbers of wavelengths that are strongly absorbed by thin plastic films When radiation enters the system, the reflected ray bundle is focused and first By melting the film 26 and then removing the film, the beam of light passes through the film. The beam passes through and reaches the beam excluder 20.
赤外線の領域で、特殊な波長を強力に吸収する一定の選択されたプラスチックは 、はとんど全ての危険な放射を吸収してしまうので、後部の反射膜は有益である 。Certain selected plastics that strongly absorb specific wavelengths in the infrared range are , a rear reflective membrane is beneficial since it absorbs almost all the dangerous radiation. .
理想的な薄膜式レーザー出力制限器のシステムは、変化する多くの自分のパラメ ーターが得られるようなものである。An ideal thin-film laser power limiter system would have many changing parameters. It's like getting a data rate.
焦点におけるスポットサイズは、焦点距離と、対物レンズ12の品質と薄膜式レ ーザー出力制限器14までの距離で決ってくる。高出力の脅威を与えられた時、 焦点のスポットサイズは、システムが薄膜表面上に与える出力の大きさを決定す る。従って、損害を与えるシステムの感度は、焦点のスポットサイズを変えるこ とで調整できる。加えて、特定のプラスチックと反射塗装面はシステムの吸収ス パイクを整えるように選ばれ、上述したようにシステムが放射の脅威にさらされ るのを防止する。The spot size at the focal point depends on the focal length, the quality of the objective lens 12, and the thin film lens. It is determined by the distance to the laser output limiter 14. When faced with a high-power threat, The focal spot size determines the amount of power the system delivers on the thin film surface. Ru. Therefore, the sensitivity of the system to damage is reduced by changing the focal spot size. It can be adjusted with. In addition, certain plastics and reflectively painted surfaces can reduce the absorbency of the system. selected to trim the pike and ensure that the system is under threat of radiation as described above. prevent the
図4と図5は、連続波(CW)とパルス波のレーザーの脅威における、時間を軸 とした検知装置の表面の強度の輪郭を示している。図4では、線32は連続波レ ーザー源のレーザー強度を示している。強度の立上がり時間は、センサーの表面 を横切るレーザー光線のねじれ率で決定され、そして、それゆえに、入射から入 射まで変化していく。薄膜式レーザー出力制限器の防護システムの立上がり時間 としきい値は、線34で、示される。しきい値は、レーザー・エネルギーが薄膜 に穴を開け、ビーム排除器に達する点である。カーブ34の下に引いた斜線は、 検知装置によるエネルギーの完全な吸収である。Figures 4 and 5 show continuous wave (CW) and pulsed wave laser threats over time. It shows the intensity contour of the surface of the sensing device. In Figure 4, line 32 is a continuous wave signal. shows the laser intensity of the laser source. The rise time of the intensity depends on the surface of the sensor. is determined by the twist rate of the laser beam across the Even the shooting changes. Rise time of protection system for thin film laser power limiter and the threshold are indicated by line 34. The threshold is that the laser energy This is the point where the beam excluder is reached. The diagonal line drawn under curve 34 is Complete absorption of energy by the sensing device.
エネルギーの吸収は、防護されてないシステムが受けるエネルギーのうちのごく 一部である。Energy absorption is a small portion of the energy received by unprotected systems. Part of it.
図5の線36は、パルス・レーザーの典型的な強度の輪郭を示している。この場 合、立上がり時間は、レーザーの基本的な特徴である。(TEA二酸化炭素レー ザーの場合、この立上がり時間は、25ナノ秒になる。)線38は防護システム の強度の輪郭を表わし、再び、斜線は検知装置のエネルギーの大きな減少を示し ている。Line 36 in FIG. 5 shows a typical intensity profile for a pulsed laser. this place In this case, rise time is a fundamental characteristic of lasers. (TEA carbon dioxide For lasers, this rise time would be 25 nanoseconds. ) line 38 is the protection system again, the diagonal line indicates a large decrease in the energy of the sensing device. ing.
この発明は、特定の実施例をもとに詳しく記述されているので、この発明が属す る技術の分野における通常の知識を有する者であれば、この発明の精神や範囲を 外れることなしに、種々変形して実施することができる。This invention has been described in detail with reference to specific embodiments; Any person having ordinary knowledge in the field of technology will be able to understand the spirit and scope of this invention. It can be modified and implemented in various ways without coming off.
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