RU133325U1

RU133325U1 - LASER RADIATION DETECTION DEVICE

Info

Publication number: RU133325U1
Application number: RU2013117076/28U
Authority: RU
Inventors: Владимир Сергеевич Немыченков; Андрей Алексеевич Петраков; Юрий Вячиславович Патрин; Алексей Николаевич Акишин; Александр Александрович Марусенко; Ольгерд Иванович Козлов
Priority date: 2013-04-16
Filing date: 2013-04-16
Publication date: 2013-10-10

Abstract

1. Устройство обнаружения лазерных излучений, которое содержит ряд находящихся под общей защитной крышкой соединенных параллельно и ориентированных в различных направлениях фотоприемных каналов, каждый из которых состоит из входного защитного оптического окна, расположенных за защитным окном оптического фильтра, диафрагмы, многоплощадочного фотоприемника и вычислительного блока для обработки сигналов с выходов площадок фотоприемника, отличающееся тем, что входные защитные оптические окна каналов выполнены в виде одинаковых фокусирующих оптических линз (объективов), а многоплощадочные фотоприемники выполнены в виде одинаковых фотоприемников с малым количеством фотодетекторов и относительно большой площадью, например четырехквадрантных, размещаемых в плоскости, смещенной относительно фокальной плоскости оптических линз.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что формирование необходимых полей зрения (зон обнаружения лазерного излучения) фотоприемных каналов осуществляется за счет соответствующего подбора фокусного расстояния фокусирующих оптических линз и размеров окна диафрагмы.3. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что в качестве диафрагм в фотоприемных каналах используются фланцы крепления фокусирующих оптических линз на гранях корпуса блока обнаружения.4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что смещение положения фотоприемника относительно фокальной плоскости фокусирующей оптической линзы выбирается таким, чтобы в плоскости фотоприемника размеры пятна лазерного излучения, поступающего от удаленного источника лазерного излучения, были не меньше размеров приемной площадки фотопри�1. A device for detecting laser radiation, which contains a series of photodetector channels connected in parallel and oriented in different directions under a common protective cover, each of which consists of an input protective optical window located behind the protective window of an optical filter, a diaphragm, a multi-site photodetector, and a computing unit for processing signals from the outputs of the areas of the photodetector, characterized in that the input protective optical windows of the channels are made in the form of the same foci uyuschih optical lens (lenses) and mnogoploschadochnye photodetectors are designed as identical photodetectors with a small number of photodetectors and a relatively large area of, for example four-quadrant placed in a plane offset from the focal plane of the optical linz.2. The device according to claim 1, characterized in that the formation of the necessary fields of view (zones of detection of laser radiation) of the photodetector channels is carried out by appropriate selection of the focal length of the focusing optical lenses and the size of the aperture window. The device according to claims 1 and 2, characterized in that the diaphragms in the photodetector channels use mounting flanges of the focusing optical lenses on the faces of the body of the detection unit. 4. The device according to claim 1, characterized in that the displacement of the position of the photodetector relative to the focal plane of the focusing optical lens is selected so that in the plane of the photodetector the dimensions of the laser radiation spot coming from a remote source of laser radiation are not less than the sizes of the receiving area of the photodetector�

Description

Полезная модель «Устройство обнаружения лазерных излучений» относится к области средств радиоэлектронной борьбы, а более конкретно, к области средств предупреждения об облучении объекта лазерными средствами управления оружием противника (пеленгования источников лазерного излучения).The utility model "Device for detecting laser radiation" relates to the field of electronic warfare, and more specifically, to the field of means of warning about irradiation of an object with laser means of controlling enemy weapons (direction finding of laser radiation sources).

С распространением применения лазеров в системах управления оружием, особенно с появлением высокоточного оружия с полуактивными лазерными системами наведения, получили развитие устройства обнаружения лазерных излучений. Основное назначение таких устройств - предупреждение о факте лазерного облучения объекта, определение угловых координат источника излучения, определение степени его опасности в целях принятия, при необходимости, соответствующих мер противодействия. В некоторых случаях, например в мирное время кораблями в открытых водах, такие устройства используются также для ведения лазерной разведки, то есть для сбора информации о тактических приемах применения иностранными государствами лазерных средств военного назначения, их носителях и тактико-технических характеристиках, в том числе частотных режимах излучения.With the proliferation of the use of lasers in weapon control systems, especially with the advent of high-precision weapons with semi-active laser guidance systems, devices for detecting laser radiation have developed. The main purpose of such devices is to warn about the fact of laser irradiation of an object, determine the angular coordinates of a radiation source, determine the degree of its danger in order to take, if necessary, appropriate countermeasures. In some cases, for example, in peacetime by ships in open waters, such devices are also used for laser reconnaissance, that is, to collect information on tactical methods of using military laser means by foreign states, their carriers and tactical and technical characteristics, including frequency radiation modes.

Известно достаточно большое количество таких устройств, используемых в комплексах защиты кораблей, объектов бронетанковой техники, авиационных носителей и наземных объектов [1…9]. Общим для всех этих устройств является решение задачи обнаружения излучений лазеров, работающих на длине волны излучения 1,06 мкм, так как именно эта длина волны используется во всех существующих системах полуактивного наведения ракет, бомб и артснарядов. Учитывая, что существуют лазерные системы военного назначения, в которых используются и другие длины волн излучения, в некоторых устройствах предусматривается возможность обнаружения излучений и на этих длинах волн.A fairly large number of such devices are known that are used in complexes for protecting ships, objects of armored vehicles, aircraft carriers and ground targets [1 ... 9]. Common to all these devices is the solution to the problem of detecting radiation from lasers operating at a radiation wavelength of 1.06 μm, since it is this wavelength that is used in all existing systems for the semi-active guidance of missiles, bombs and artillery shells. Given that there are military laser systems that use other radiation wavelengths, some devices provide the ability to detect radiation at these wavelengths.

Конструкции всех известных устройств обнаружения лазерных излучений, независимо от длины волны обнаруживаемого излучения, предусматривают наличие следующих обязательных элементов:The designs of all known devices for detecting laser radiation, regardless of the wavelength of the detected radiation, provide for the following required elements:

- входного защитного оптического окна, изготовленного из материала, прозрачного в спектральном диапазоне обнаруживаемых лазерных излучений (плоско-параллельная пластина из оптического стекла);- an input protective optical window made of a material transparent in the spectral range of detectable laser radiation (plane-parallel optical glass plate);

- расположенного за защитным окном оптического фильтра, пропускающего излучение на требуемой длине волны;- located behind the protective window of an optical filter that transmits radiation at the desired wavelength;

- диафрагмы, ограничивающей поток поступающего лазерного излучения размерами площадок фотодетекторов многоплощадочного фотоприемника;- a diaphragm restricting the flow of incoming laser radiation to the sizes of the photodetector sites of a multi-site photodetector;

- многоплощадочного фотоприемника, чувствительного в требуемом спектральном диапазоне;- multisite photodetector sensitive in the required spectral range;

- вычислительного устройства, предназначенного для обработки сигналов с выходов площадок фотоприемников с целью определения углового положения источника излучения и выявления частотно - временных характеристик зарегистрированных импульсных последовательностей, а также для выдачи этой информации на устройства запоминания, отображения и постановки помех.- a computing device designed to process signals from the outputs of the photodetector sites in order to determine the angular position of the radiation source and identify the frequency-time characteristics of the recorded pulse sequences, as well as to provide this information to the memory, display and jamming devices.

В ряде случаев, например в [1], входные защитные оптические окна оборудуются предохранительными крышками для защиты от внешних климатических и механических воздействий при нахождении аппаратуры в нерабочем состоянии.In some cases, for example, in [1], the input protective optical windows are equipped with protective covers for protection against external climatic and mechanical influences when the equipment is inoperative.

Учитывая возможность применения оружия с полуактивным лазерным наведением с любого направления, блоки обнаружения излучений таких устройств в большинстве случаев обеспечивают обзор до 180° в горизонтальной плоскости и до 90° в вертикальной плоскости. Установка двух таких блоков с ориентацией в противоположных направлениях позволяет осуществлять всеракурсное, беспоисковое по направлению и частоте обнаружение источников лазерных излучений во всей верхней полусфере.Given the possibility of using weapons with semi-active laser guidance from any direction, the radiation detection units of such devices in most cases provide an overview of up to 180 ° in the horizontal plane and up to 90 ° in the vertical plane. The installation of two such blocks with orientations in opposite directions allows for all-angle, searchless in direction and frequency detection of laser radiation sources in the entire upper hemisphere.

Определение углового положения источника лазерного излучения в известных устройствах осуществляется за счет того, что, в зависимости от угла падения потока излучения, это излучение, пройдя входное защитное оптическое окно и оптический фильтр, через отверстие диафрагмы в виде параллельного потока попадает на соответствующий конкретной пространственной зоне обзора фотодетектор (площадку фотоприемника).Determination of the angular position of the laser radiation source in known devices is due to the fact that, depending on the angle of incidence of the radiation flux, this radiation, passing through the input protective optical window and the optical filter, through the aperture in the form of a parallel stream falls on the corresponding specific spatial viewing area photodetector (photodetector pad).

Угловое разрешение устройства (точность пеленгования) ограничено количеством таких фотодетекторов в многоплощадочном фотоприемнике, размерами отверстия диафрагмы и расстоянием между отверстием диафрагмы и фотоприемником.The angular resolution of the device (direction finding accuracy) is limited by the number of such photodetectors in a multi-site photodetector, the size of the aperture opening and the distance between the aperture opening and the photodetector.

Дальность обнаружения источников излучения определяется чувствительностью устройств на рабочей длине волны лазерного излучателя. Основными факторами, от которых зависит чувствительность устройств, являются чувствительность фотоприемника, коэффициент пропускания излучения в оптическом тракте устройства и размер отверстия диафрагмы. При создании таких устройств выбор фотоприемника и разработка оптического тракта осуществляются исходя из необходимости достижения максимальных значений чувствительности и коэффициента пропускания. Размеры отверстия диафрагмы определяются размерами площадок многоплощадочного фотоприемника и в любом случае соизмеримы с размерами этих площадок, т.к. прошедший через отверстие диафрагмы поток лазерного излучения должен попадать на участок многоплощадочного фотоприемника, соответствующий размеру площадки фотодетектора. При этом размеры площадок фотодетекторов современных матричных фотоприемников, используемых в устройствах обнаружения лазерных излучений, лежат в диапазоне от долей мм² до десятков мкм².The detection range of radiation sources is determined by the sensitivity of the devices at the working wavelength of the laser emitter. The main factors on which the sensitivity of the devices depends are the sensitivity of the photodetector, the transmittance of radiation in the optical path of the device and the size of the aperture. When creating such devices, the choice of a photodetector and the development of the optical path are based on the need to achieve maximum sensitivity and transmittance. The dimensions of the aperture are determined by the dimensions of the sites of the multi-site photodetector and, in any case, are commensurate with the sizes of these sites, because The laser beam transmitted through the aperture of the diaphragm should fall on the area of the multi-site photodetector corresponding to the size of the photodetector area. At the same time, the sizes of the photodetector sites of modern matrix photodetectors used in laser radiation detection devices range from fractions of mm ² to tens of microns ² .

Основным недостатком известных устройств, в том числе устройства принятого в качестве прототипа [1], является низкая чувствительность, обусловленная, главным образом, необходимостью значительного ограничения падающего потока лазерного излучения за счет его диафрагмирования. По этой причине в известных устройствах обнаружение лазерного излучения возможно только в пределах участка облучаемого объекта, охватываемого пятном лазерного луча. Для современных лазерных целеуказателей и дальномеров, при дистанциях облучения объектов, достигающих 10 и более км, диаметр пятна лазерного луча в плоскости объекта при типовой расходимости луча лазерного целеуказателя 1…2 мрад может составлять 10…20 м. Поэтому на пространственно протяженных объектах (например, на кораблях), существенно превышающих указанные размеры, устанавливается несколько блоков обнаружения лазерных излучений, отстоящих один от другого на 20…30 м. Вследствие этого в составе устройства - прототипа [1] предусмотрена возможность использования, в зависимости от размеров корабля, от 2 до 12 блоков обнаружения лазерных излучений, размещаемых побортно вдоль надстроек корабля. В корабельном варианте аналогичного зарубежного устройства [6; 9] по этой же причине в составе устройства предусмотрена возможность применения от 2 до 16 блоков обнаружения лазерных излучений. Указанное обстоятельство приводит к существенному увеличению нагрузки на корабль, усложнению алгоритмов обработки информации, увеличению стоимости устройств. Кроме того, необходимость размещения большого количества блоков обнаружения лазерных излучений с обеспечением для них максимальных зон обзора приводит к значительным трудностям в размещении устройств на объектах.The main disadvantage of the known devices, including the device adopted as a prototype [1], is the low sensitivity, due mainly to the need to significantly limit the incident laser radiation flux due to its diaphragm. For this reason, in known devices, the detection of laser radiation is only possible within the area of the irradiated object covered by the spot of the laser beam. For modern laser target designators and rangefinders, when the irradiation distances of objects reaching 10 km or more, the diameter of the laser beam spot in the plane of the object with a typical beam divergence of a laser target of 1 ... 2 mrad can be 10 ... 20 m. Therefore, on spatially extended objects (for example, on ships), significantly exceeding the indicated dimensions, several laser radiation detection units are installed, spaced 20 ... 30 m apart from each other. As a result of this, a prototype device [1] provides for Depending on the size of the ship, the range of use is from 2 to 12 laser radiation detection units placed on-board along ship superstructures. In the ship version of a similar foreign device [6; 9] for the same reason, the device provides for the possibility of using from 2 to 16 blocks for detecting laser radiation. This circumstance leads to a significant increase in the load on the ship, complication of information processing algorithms, and an increase in the cost of devices. In addition, the need to place a large number of blocks for detecting laser radiation with providing them with maximum viewing areas leads to significant difficulties in placing devices on objects.

Другим недостатком, присущим известным устройствам, в том числе прототипу, является ограничение по угловой разрешающей способности, обусловленное необходимостью применения многоплощадочных фотоприемников с большим числом фото детекторов. Такие фотоприемники достаточно дороги. Кроме того, малые размеры фотоприемных площадок, в случае их большого количества, являются основным фактором, ограничивающим чувствительность устройств.Another disadvantage inherent in known devices, including the prototype, is the limitation in angular resolution, due to the need to use multi-site photodetectors with a large number of photo detectors. Such photodetectors are quite expensive. In addition, the small size of the photodetector sites, in the case of a large number of them, are the main factor limiting the sensitivity of the devices.

Следует также отметить, что ввиду малых пространственных зон обнаружения лазерных излучений в известных устройствах, вероятность правильной регистрации частотно-временных характеристик регистрируемого лазерного излучения в этих устройствах недостаточна из-за имеющих место пропусков импульсов лазерных сигналов при «рыскании» лазерного луча относительно направления облучения объекта с воздушных носителей. Последнее обстоятельство особенно важно в связи с использованием в современных лазерных целеуказателях кодирования временной расстановки импульсов в излучаемых кодовых пачках.It should also be noted that due to the small spatial zones of detection of laser radiation in known devices, the probability of correct registration of the time-frequency characteristics of the recorded laser radiation in these devices is insufficient due to the missing gaps of the laser signals when “yawing” the laser beam relative to the direction of irradiation of the object with air carriers. The latter circumstance is especially important in connection with the use in coding of modern laser designators of coding of the temporal arrangement of pulses in emitted code packets.

Предлагаемое устройство решает задачи повышения чувствительности и угловой разрешающей способности устройства обнаружения лазерных излучений, увеличения зоны обнаружения излучений, сокращения приборного состава и стоимости устройства, повышения вероятности правильной регистрации частотно-временных характеристик импульсной последовательности лазерных сигналов.The proposed device solves the problem of increasing the sensitivity and angular resolution of the device for detecting laser radiation, increasing the detection zone of radiation, reducing the instrumentation and cost of the device, increasing the likelihood of correctly recording the frequency-time characteristics of the pulse sequence of laser signals.

Для достижения указанного технического результата заявляемое устройство обнаружения лазерных излучений содержит ряд соединенных параллельно и ориентированных в различных направлениях фотоприемных каналов, каждый из которых состоит из входного защитного оптического окна, расположенного за защитным окном оптического фильтра, фотоприемника и вычислительного устройства для обработки сигналов с выходов площадок фотоприемника. При этом входные защитные оптические окна каналов выполнены в виде одинаковых фокусирующих оптических линз (объективов), фотоприемники во всех каналах также одинаковы и имеют малое количество фотоприемных площадок (фотодетекторов) с относительно большой площадью, например четырехквадрантных, размещаемых в плоскости, смещенной относительно фокальной плоскости линз.To achieve the technical result, the inventive laser radiation detection device comprises a series of photodetector channels connected in parallel and oriented in different directions, each of which consists of an input protective optical window located behind the protective window of the optical filter, a photodetector and a computing device for processing signals from the outputs of the photodetector sites . In this case, the input protective optical windows of the channels are made in the form of the same focusing optical lenses (lenses), the photodetectors in all channels are also the same and have a small number of photodetector areas (photodetectors) with a relatively large area, for example, quadrant ones placed in a plane offset from the focal plane of the lenses .

Существенными отличительными признаками предлагаемого устройства от прототипа являются:Salient features of the proposed device from the prototype are:

1 Применение в качестве входных оптических элементов приемных каналов одинаковых фокусирующих линз. При этом такие линзы выполняют функции не только входного защитного оптического окна, как и в известных устройствах, но также формируют одинаковые угловые поля зрения приемных каналов, выполняя роль объективов. Фокусирующие линзы каждого приемного канала своими фланцами закреплены на гранях корпуса блока обнаружения и ориентированы в определенных направлениях таким образом, чтобы в совокупности всеми приемными каналами был перекрыт без пропусков весь требуемых сектор обзора пространства. Помимо этого, фланцы крепления фокусирующих линз к корпусу блока обнаружения являются одновременно диафрагмами оптических трактов приемных каналов. Применение фокусирующих линз имеет следствием также повышение чувствительности заявляемого устройства в сравнении с прототипом. Такое повышение чувствительности, по сравнению с прототипом, обусловлено увеличением освещенности площадки фотоприемника в заявляемом устройстве на величину, пропорциональную геометрической светосиле используемого объектива, то есть на величину

, где D_вх - диаметр входного отверстия объектива, f - его фокусное расстояние [10]. Так, например, при D_вх=50 мм и f=5 мм чувствительность устройства (освещенность фотоприемника), по сравнению с прототипом, повышается примерно в 100 раз. Такое повышение чувствительности устройства позволяет обнаруживать не только прямое лазерное излучение, то есть в пределах пятна лазерного луча на объекте, как это имеет место в прототипе и других известных устройствах, но и рассеянное в атмосфере лазерное излучение в пределах пятна, измеряемого сотнями метров, так как интенсивность рассеянного вперед лазерного излучения в пределах угла 1°…2° примерно на 2 порядка меньше, чем в прямом луче [11]. Для приведенного выше примера лазерной подсветки объекта 10 км, диаметр рассеянного лазерного пучка с достаточной для обнаружения интенсивностью в угле 1°…2° в плоскости объекта составит 170…340 м. Пятно таких размеров заведомо превышает размеры защищаемого объекта, например корабля. Поэтому для обнаружения факта лазерного облучения корабля достаточно разместить на каждом его борту по одному блоку обнаружения лазерных излучений заявляемого устройства с зоной обзора каждого блока не менее 180° по азимуту и 90° по углу места. Благодаря этому значительно сокращаются приборный состав устройства, его масса, габариты, энергопотребление и стоимость. Кроме того, существенно облегчается размещение устройства на объекте, так как найти место с необходимой зоной обзора для установки одного блока обнаружения гораздо легче, чем для нескольких блоков. Увеличение зоны обнаружения лазерных сигналов до сотен метров практически исключает возможность пропуска регистрации излучаемых противником импульсов в процессе «рыскания» лазерного луча по поверхности объекта, что способствует повышению достоверности и сокращению времени выявления временной расстановки импульсов в кодовых пачках.1 The use of the same focusing lenses as input optical elements of the receiving channels. Moreover, such lenses perform the functions of not only the input protective optical window, as in the known devices, but also form the same angular field of view of the receiving channels, acting as lenses. The focusing lenses of each receiving channel are mounted with their flanges on the faces of the body of the detection unit and are oriented in certain directions in such a way that, together with all the receiving channels, the entire required field of view of space is blocked without gaps. In addition, the mounting flanges of the focusing lenses to the body of the detection unit are simultaneously the diaphragms of the optical paths of the receiving channels. The use of focusing lenses also results in an increase in the sensitivity of the claimed device in comparison with the prototype. This increase in sensitivity, in comparison with the prototype, is due to an increase in the illumination of the photodetector area in the inventive device by an amount proportional to the geometric aperture of the lens used, that is, by

where D _I - the diameter of the inlet of the lens, f is its focal length [10]. So, for example, with D _in = 50 mm and f = 5 mm, the sensitivity of the device (illumination of the photodetector), compared with the prototype, increases by about 100 times. Such an increase in the sensitivity of the device makes it possible to detect not only direct laser radiation, that is, within the laser beam spot on the object, as is the case in the prototype and other known devices, but also laser radiation scattered in the atmosphere within the spot measured in hundreds of meters, since the intensity of forward laser radiation scattered within an angle of 1 ° ... 2 ° is approximately 2 orders of magnitude lower than in a direct beam [11]. For the above example of laser illumination of an object of 10 km, the diameter of a scattered laser beam with an intensity sufficient for detecting in an angle of 1 ° ... 2 ° in the plane of the object will be 170 ... 340 m. A spot of such dimensions will certainly exceed the dimensions of the protected object, for example, a ship. Therefore, to detect the fact of laser irradiation of a ship, it is enough to place on each side of it one block for detecting laser radiation of the claimed device with a field of view of each block of at least 180 ° in azimuth and 90 ° in elevation. Due to this, the instrumentation of the device, its weight, dimensions, power consumption and cost are significantly reduced. In addition, the placement of the device on the object is greatly facilitated, since it is much easier to find a place with the required field of view for installing one detection unit than for several units. An increase in the detection area of laser signals to hundreds of meters virtually eliminates the possibility of skipping registration of pulses emitted by the enemy during the “yaw” of the laser beam over the surface of the object, which helps to increase the reliability and reduce the time it takes to detect the temporary arrangement of pulses in code packets.

2 Применение фотоприемников с малым количеством фотодетекторов (например четырехплощадочных) и их размещение в плоскости, смещенной относительно фокальной плоскости объектива.2 The use of photodetectors with a small number of photodetectors (for example, four-site) and their placement in a plane offset from the focal plane of the lens.

При нахождении источника лазерного излучения в поле зрения фотоприемного канала и попадании лазерного луча на поверхность объектива, оптическое изображение удаленного источника лазерного излучения строится в фокальной плоскости объектива в виде близкого к точке пятна, размеры которого определяются кружком рассеяния объектива. Положение этой точки на фокальной плоскости зависит от величины углового смещения источника излучения относительно оптической оси фотоприемного канала. В случае размещения матрицы фотоприемников в фокальной плоскости объектива, изображение источника излучения, имеющее близкий к точечному размер, в зависимости от положения источника излучения относительно оптической оси фотоприемного канала, будет попадать на одну из площадок фотоприемника, расположенных симметрично относительно оптической оси канала. При этом угловая разрешающая способность фотоприемного канала будет определяться количеством фотоприемных площадок, каждая из которых соответствует определенной пространственной зоне обзора. Как отмечалось выше, фотоприемные матрицы с большим количеством фотоплощадок, необходимым для обеспечения высокой угловой разрешающей способности, достаточно дороги, а малые размеры фотоплощадок таких матриц существенно ограничивают чувствительность устройства.When the laser radiation source is in the field of view of the photodetector channel and the laser beam hits the lens surface, the optical image of the remote laser source is built in the focal plane of the lens in the form of a spot close to the point, the dimensions of which are determined by the lens scattering circle. The position of this point on the focal plane depends on the magnitude of the angular displacement of the radiation source relative to the optical axis of the photodetector channel. If the photodetector array is placed in the focal plane of the lens, the image of the radiation source having a close to point size, depending on the position of the radiation source relative to the optical axis of the photodetector channel, will fall on one of the photodetector sites located symmetrically relative to the optical axis of the channel. In this case, the angular resolution of the photodetector channel will be determined by the number of photodetector sites, each of which corresponds to a specific spatial viewing area. As noted above, photodetector arrays with a large number of photo areas needed to provide high angular resolution are quite expensive, and the small sizes of photo areas of such matrices significantly limit the sensitivity of the device.

В случае смещения положения фотоприемника относительно фокальной плоскости, изображение источника излучения строится не в виде точки, а в виде пятна конечных размеров, зависящих от величины смещения. Положение центра такого пятна также зависит от величины углового смещения источника излучения относительно оптической оси фотоприемного канала. Если смещение положения фотоприемника относительно фокальной плоскости выбрано таким, что размеры пятна изображения источника излучения несколько превышают размеры площадки фотоприемника, изображение источника излучения будет попадать сразу на несколько фотоприемных площадок. При этом доля пятна, попадающая на каждую из фотоприемных площадок, зависит от положения центра пятна, то есть от углового смещения источника излучения относительно оптической оси фотоприемного канала. Соответственно и амплитуда сигнала на выходе каждой из облучаемых фотоприемных площадок, определяемая долей пятна, попадающего на его поверхность, в этом случае будет зависеть от углового положения источника лазерного излучения относительно оптической оси фотоприемного канала. На рисунке Фиг.1 на примере четырехквадрантного фотоприемника иллюстрируется зависимость соотношения амплитуд сигналов на выходах приемных площадок от углового положения источника излучения относительно оптической оси фотоприемного канала. Если источник лазерного излучения расположен в направлении оптической оси объектива канала обнаружения (случай 1, на Фиг.1 в центре), то пятно изображения источника излучения расположено симметрично по отношению к квадрантам фотоприемника и сигналы на всех четырех выходах фотоприемных площадок имеют одинаковые амплитуды. При изменении направления прихода лазерного излучения (случаи 2…9 на Фиг.1) изменяется соотношение амплитуд сигналов на выходах фотоприемных площадок, что при дальнейшей суммарно-разностной обработке дает возможность определять угловые координаты источника лазерного излучения. На Фиг.1 показаны только наиболее характерные случаи расположения изображения источника лазерного излучения на плоскостях симметрии квадрантного фотоприемника. Очевидно, что в заявляемом устройстве также имеется возможность определения угловых положений источников лазерного излучения иных, чем изображенные на Фиг.1. Как следует из представленной на Фиг.1 зависимости, в заявляемом устройстве точность измерения угловых координат источника лазерного излучения определяется не столько количеством фотоприемных площадок, сколько достижимыми точностями калибровки измерительных каналов, измерения и суммарно-разностного сравнения сигналов с выходов площадок фотоприемника.In the case of a shift in the position of the photodetector relative to the focal plane, the image of the radiation source is not constructed as a point, but as a spot of finite dimensions, depending on the magnitude of the shift. The position of the center of such a spot also depends on the angular displacement of the radiation source relative to the optical axis of the photodetector channel. If the displacement of the position of the photodetector relative to the focal plane is chosen so that the spot size of the image of the radiation source slightly exceeds the size of the photodetector area, the image of the radiation source will immediately fall on several photodetector areas. In this case, the fraction of the spot falling on each of the photodetector sites depends on the position of the center of the spot, i.e., on the angular displacement of the radiation source relative to the optical axis of the photodetector channel. Correspondingly, the amplitude of the signal at the output of each of the irradiated photodetector sites, determined by the fraction of the spot falling on its surface, in this case, will depend on the angular position of the laser radiation source relative to the optical axis of the photodetector channel. In figure 1, an example of a four-quadrant photodetector illustrates the dependence of the ratio of the amplitudes of the signals at the outputs of the receiving sites on the angular position of the radiation source relative to the optical axis of the photodetector channel. If the laser radiation source is located in the direction of the optical axis of the detection channel objective (case 1, Fig. 1 in the center), then the image spot of the radiation source is located symmetrically with respect to the quadrants of the photodetector and the signals at all four outputs of the photodetector pads have the same amplitudes. When the direction of arrival of the laser radiation changes (cases 2 ... 9 in FIG. 1), the ratio of the amplitudes of the signals at the outputs of the photodetector sites changes, which, with further total-difference processing, makes it possible to determine the angular coordinates of the laser radiation source. Figure 1 shows only the most characteristic cases of the location of the image of the laser radiation source on the symmetry planes of the quadrant photodetector. Obviously, in the inventive device, it is also possible to determine the angular positions of laser sources other than those shown in FIG. As follows from the dependence shown in FIG. 1, in the inventive device, the accuracy of measuring the angular coordinates of the laser radiation source is determined not so much by the number of photodetector sites as by the achievable accuracy of the calibration of the measuring channels, measurement and total-difference comparison of the signals from the outputs of the photodetector sites.

На иллюстрации, представленной на рисунке Фиг.2, приведена блок-схема варианта устройства. В представленном варианте устройство содержит 2 одинаковых блока обнаружения лазерных излучений 1. Поля зрения блоков обнаружения лазерных излучений ориентируются во взаимно противоположных направлениях. Каждый блок обнаружения лазерных излучений состоит из нескольких каналов обнаружения лазерных излучений 2. На Фиг.2 в составе каждого блока обнаружения лазерных излучений 1 изображено в качестве примера по 5 каналов обнаружения лазерных излучений 2, расположенных в горизонтальной плоскости, и по одному каналу 2 ориентированному в зенит (изображены кругами). Поля зрения каждого из каналов обнаружения лазерных излучений 2 одинаковы, ограничены зоной обзора, границы которой обозначены как 3, и в сумме охватывают всю верхнюю полусферу. Выходы блоков обнаружения лазерных излучений 1 соединены с входами блока обработки информации 4, выход которого соединен с входом блока отображения, документирования информации и управления средствами создания помех 5 (блок 5 в состав устройства не входит).The illustration shown in Figure 2, shows a block diagram of a variant of the device. In the presented embodiment, the device contains 2 identical blocks for detecting laser radiation 1. The fields of view of the blocks for detecting laser radiation are oriented in mutually opposite directions. Each laser radiation detecting unit consists of several laser radiation detection channels 2. In FIG. 2, each laser radiation detection unit 1 shows, as an example, 5 laser radiation detection channels 2 located in a horizontal plane and one channel 2 oriented in zenith (depicted in circles). The fields of view of each of the channels for detecting laser radiation 2 are the same, limited by the field of view, the boundaries of which are designated as 3, and in total cover the entire upper hemisphere. The outputs of the blocks for detecting laser radiation 1 are connected to the inputs of the information processing unit 4, the output of which is connected to the input of the display unit, documenting information, and controlling the jamming means 5 (unit 5 is not included in the device).

На рисунке Фиг.3 приведена блок-схема канала обнаружения лазерных излучений 2. Все каналы обнаружения лазерных излучений 2 идентичны и различаются только пространственной ориентацией. Каждый канал обнаружения лазерных излучений 2 содержит входную фокусирующую линзу 7, оптический фильтр 8, четырехплощадочный фотоприемник 10. Сигналы с выходов каждой приемной площадки фотоприемника поступают на соответствующие логарифмические усилители >, после чего через выходы Вых.1…Вых.4 подаются на вход блока обработки информации 4.Figure 3 shows a block diagram of a channel for detecting laser radiation 2. All channels for detecting laser radiation 2 are identical and differ only in spatial orientation. Each laser radiation detection channel 2 contains an input focusing lens 7, an optical filter 8, a four-site photodetector 10. The signals from the outputs of each receiving site of the photodetector are fed to the corresponding logarithmic amplifiers>, after which they are fed to the input of the processing unit through the outputs Output 1 ... Output 4 information 4.

Устройство работает следующим образом. При облучении объекта одним или несколькими источниками лазерного излучения 6, лазерный луч или его рассеянная в атмосфере составляющая попадают на вход одного из каналов обнаружения лазерных излучений 2, в поле зрения которого находится источник лазерного излучения 6. Параллельный поток лазерного излучения, приходящийся на всю поверхность входного окна канала обнаружения лазерных излучений 2, представляющего из себя фокусирующую линзу (объектив) 7, фокусируется в сходящийся пучок. Этот пучок, пройдя оптический фильтр 8, расположенный между объективом и фотоприемником и пропускающий только лазерное излучение с требуемой длиной волны, попадает на фотоприемник 10. Фотоприемник с малым числом площадок, например четырехквадрантный, расположен в плоскости, смещенной относительно фокальной плоскости объектива таким образом, чтобы размер пятна сходящегося лазерного пучка 9 был не меньше размера одной фотоприемной площадки. При этом фотоприемные площадки расположены симметрично относительно оптической оси фотоприемного канала 2. В зависимости от углового положения источника лазерного излучения 6 в пределах поля зрения фотоприемного канала 2, зарегистрировавшего излучение, соотношение амплитуд сигналов на выходах площадок фотоприемника этого канала будет изменяться согласно зависимости, иллюстрируемой Фиг.1. Сигналы с выходов площадок фотоприемника 10 поступают на входы соответствующих логарифмических усилителей >. С выходов логарифмических усилителей всех каналов, входящих с состав каждого блока обнаружения лазерных излучений, сигналы подаются на входы блока обработки информации 4. В блоке обработки информации 4 происходит преобразование аналоговых сигналов в цифровые сигналы требуемой амплитуды, оцифровка временных интервалов между зарегистрированными импульсами лазерного излучения, а также производится суммарно-разностное сравнение сигналов с выходов площадок фотоприемника 10 канала обнаружения лазерных излучений 2, зарегистрировавшего лазерное излучение источника 6. В результате такой обработки производится определение угловых координат источника лазерного излучения 6, а также интервалов (закона) временной расстановки импульсов, излучаемых источником 6. Эти данные с выхода блока обработки информации 4 поступают на вход блока отображения, документирования и управления средствами создания помех 5.The device operates as follows. When an object is irradiated with one or several sources of laser radiation 6, the laser beam or its component scattered in the atmosphere enters the input of one of the channels for detecting laser radiation 2, in the field of view of which there is a laser radiation source 6. A parallel stream of laser radiation falling on the entire surface of the input the window of the laser radiation detection channel 2, which is a focusing lens (objective) 7, is focused into a converging beam. This beam, passing an optical filter 8 located between the lens and the photodetector and transmitting only laser radiation with the required wavelength, enters the photodetector 10. A photodetector with a small number of sites, for example, a four-quadrant one, is located in a plane offset from the focal plane of the lens so that the spot size of the converging laser beam 9 was not less than the size of one photodetector. In this case, the photodetector pads are located symmetrically with respect to the optical axis of the photodetector channel 2. Depending on the angular position of the laser radiation source 6 within the field of view of the photodetector channel 2 that detected the radiation, the ratio of the signal amplitudes at the outputs of the photodetector sites of this channel will vary according to the dependence illustrated in FIG. one. The signals from the outputs of the pads of the photodetector 10 are fed to the inputs of the corresponding logarithmic amplifiers>. From the outputs of the logarithmic amplifiers of all channels included in the composition of each block for detecting laser radiation, the signals are fed to the inputs of the information processing unit 4. In the information processing unit 4, the analog signals are converted to digital signals of the required amplitude, the time intervals between recorded laser pulses are digitized, and also, a total-difference comparison of the signals from the outputs of the photodetector pads 10 of the laser radiation detection channel 2, which recorded Black radiation of source 6. As a result of this processing, the angular coordinates of the laser radiation source 6 are determined, as well as the intervals (law) of the temporal arrangement of the pulses emitted by source 6. These data from the output of the information processing unit 4 go to the input of the display, documentation and control unit interference 5.

В случае необходимости обнаружения лазерных излучений на достаточно близких длинах волн, например 1,06 и 1,54 мкм, задача может быть решена за счет применения в устройстве оптического фильтра 8 с полосой пропускания, обеспечивающей прохождение через него излучения на этих длинах волн. Другим вариантом решения задачи обнаружения излучений на нескольких длинах волн является использование в составе устройства нескольких комплектов блоков обнаружения 1, отличающихся используемыми в них оптическими фильтрами. В этом случае число комплектов блоков обнаружения определяется числом обнаруживаемых длин волн, а полосы пропускания используемых оптических фильтров должны соответствовать длинам волн обнаруживаемых излучений.If it is necessary to detect laser radiation at sufficiently close wavelengths, for example, 1.06 and 1.54 μm, the problem can be solved by using an optical filter 8 with a passband that allows radiation to pass through it at these wavelengths. Another solution to the problem of detecting radiation at several wavelengths is to use as a part of the device several sets of detection units 1, which differ in the optical filters used in them. In this case, the number of sets of detection units is determined by the number of detectable wavelengths, and the bandwidths of the optical filters used must correspond to the wavelengths of the detected radiation.

Изложенные выше описание конструкции заявляемого устройства и его действия (работы) свидетельствуют о возможности осуществления данной полезной модели на современном техническом уровне и достижения того технического результата, для которого предназначена заявляемая полезная модель. Подтверждением технической реализуемости устройства является фото, представленное на Фиг.4, иллюстрирующее внешний вид одного из вариантов заявляемого устройства. Наземные испытания этого варианта устройства подтвердили достижимость заявленного технического результата.The above description of the design of the claimed device and its action (work) indicate the feasibility of implementing this utility model at the current technical level and achieving the technical result for which the claimed utility model is intended. Confirmation of the technical feasibility of the device is a photo, presented in figure 4, illustrating the appearance of one of the variants of the claimed device. Ground tests of this variant of the device confirmed the attainability of the claimed technical result.

Перечень использованных источников информацииList of used information sources

1 Корабельная станция обнаружения лазерного излучения «Спектр-Ф», «Морская радиоэлектроника», Краткий справочник. С-Пб, изд. «Политехника», 2003, стр.65.1 Shipboard laser detection station "Spectrum-F", "Marine Radio Electronics", Quick Reference. St. Petersburg, ed. Polytechnic, 2003, p. 65.

2 «Штора», автономный комплекс индикации лазерного облучения системы защиты. «Оружие России», Каталог вооружения, военной и специальной техники. ЗАО «ОВК «Бизон», 2010.2 "Curtain", an autonomous complex of indication of laser irradiation of the protection system. “Arms of Russia”, Catalog of weapons, military and special equipment. CJSC "OVK" Bison ", 2010.

3 Система предупреждения о лазерном облучении. Janes Defens Weekly, 2004, v.41, №51, p.21.3 Laser warning system. Janes Defens Weekly, 2004, v. 41, No. 51, p. 21.

4 Морские лазерные системы предупреждения о лазерном облучении. NAVAL FORCES, 1/2007, p.15-17.4 Marine laser warning systems for laser radiation. NAVAL FORCES, 1/2007, p. 15-17.

5 Аппаратура дистанционного сбора разведывательных данных. Иностранная печать об экономическом и военном потенциале государств - участников СНГ и технических средствах его выявления. Серия: «Технические средства разведывательных служб зарубежных государств», М., ВИНИТИ, №11, 2002, стр.4.5 Remote intelligence equipment. The foreign press about the economic and military potential of the CIS member states and the technical means of identifying it. Series: “Technical means of intelligence services of foreign countries”, M., VINITI, No. 11, 2002, p. 4.

6 NLWS - Naval laser-warning system. Laser detection and identification. SAAB GROUP. ALL RIGHTS RESERVED, 2010.6 NLWS - Naval laser-warning system. Laser detection and identification. SAAB GROUP. ALL RIGHTS RESERVED, 2010.

7 Устройство обнаружения лазерного облучения. Патент на изобретение №2334243 (RU). Опубликовано 20.09.2008.7 Laser irradiation detection device. Patent for invention No. 2334243 (RU). Published on September 20, 2008.

8 Детектор углового положения оптического источника. Патент на изобретение №2399063 (RU). Опубликовано 10.09.2010.8 Detector of the angular position of the optical source. Patent for invention No. 2399063 (RU). Published on September 10th, 2010.

9 COLDS NG B - Корабельное средство обнаружения вооружений с лазерным наведением. Рекламный проспект фирмы CASSIDIAN. ALL RIGHTS RESERVED 2012.9 COLDS NG B - Shipborne laser-guided weapon detection system. CASSIDIAN brochure. ALL RIGHTS RESERVED 2012.

10 Якушенков Ю.Г. «Оптические системы фотоэлектрических систем», Изд. «Машиностроение», М., 1966.10 Yakushenkov Yu.G. "Optical systems of photovoltaic systems", Ed. "Engineering", M., 1966.

11 Зуев В.Е. «Распространение видимых и инфракрасных волн в атмосфере», Изд. «Советское радио», М., 1970.11 Zuev V.E. “Propagation of visible and infrared waves in the atmosphere”, Ed. "Soviet Radio", M., 1970.

Claims

1. A device for detecting laser radiation, which contains a series of photodetector channels connected in parallel and oriented in different directions under a common protective cover, each of which consists of an input protective optical window located behind the protective window of an optical filter, a diaphragm, a multi-site photodetector, and a computing unit for processing signals from the outputs of the areas of the photodetector, characterized in that the input protective optical windows of the channels are made in the form of the same foci uyuschih optical lens (lenses) and mnogoploschadochnye photodetectors are designed as identical photodetectors with a small number of photodetectors and a relatively large area of, for example four-quadrant placed in a plane offset from the focal plane of the optical lens.

2. The device according to claim 1, characterized in that the formation of the necessary fields of view (detection zones of laser radiation) of the photodetector channels is carried out by appropriate selection of the focal length of the focusing optical lenses and the size of the aperture window.

3. The device according to claims 1 and 2, characterized in that as the diaphragms in the photodetector channels, mounting flanges of the focusing optical lenses on the faces of the body of the detection unit are used.

4. The device according to claim 1, characterized in that the displacement of the position of the photodetector relative to the focal plane of the focusing optical lens is selected so that in the plane of the photodetector the size of the spot of laser radiation coming from a remote source of laser radiation is not less than the size of the receiving area of the photodetector (photodetector) .

5. The device according to claim 1, characterized in that the direction to the laser source in the computing unit is determined by the total-difference processing of signals from all the receiving sites of the photodetector of the detection channel, within the field of view of which the laser source is registered.

6. The device according to claim 1, characterized in that for detection at several wavelengths, optical filters are used that have a transmission in the spectral range corresponding to the specified wavelengths of the detected radiation, or the device uses several sets of detection blocks, each of which is designed for one of the wavelengths set for detection.