RU186810U1

RU186810U1 - Pulsed laser illuminator

Info

Publication number: RU186810U1
Application number: RU2018137984U
Authority: RU
Inventors: Павел Дмитриевич Гиндин; Яков Владимирович Гицилевич; Виктор Генрихович Волков; Владимир Владимирович Карпов
Original assignee: Акционерное общество "Московский завод "САПФИР"
Priority date: 2018-10-29
Filing date: 2018-10-29
Publication date: 2019-02-04

Abstract

Предлагаемая полезная модель относится к технике оптико-электронных приборов, в частности, к лазерным средствам подсвета - импульсным лазерным осветителям, в активно-импульсных приборах ночного видения, предназначенных для наблюдения ночью при нормальной и пониженной прозрачности атмосферы, а также при воздействии мощных световых помех. Импульсный лазерный осветитель содержит объектив формирования излучения, оптически сопряженный через дихроичное плоское зеркало с первым и вторым импульсным лазерным полупроводниковым излучателями, подключенными соответственно к выходам первого и второго блока накачки. При этом устройство дополнительно содержит приемный объектив, оптически сопряженный через введенное второе дихроичное плоское зеркало и введенные первый и второй узкополосные режекторные фильтры с введенными первым и вторым фотоприемными устройствами, выходы, которых через введенные первый и второй усилители подключены к первым входам введенных первой и второй блок-схем сравнения, ко вторым входам которых подключены выходы введенных первого и второго измерителей мощности излучения соответственно, а их входы оптически сопряжены со вторыми излучающими выходами первого и второго импульсных лазерных полупроводниковых излучателей, а выходы первой и второй блок-схем сравнения подключены к входам первого и второго блоков накачки соответственно. Технический результат - обеспечение регулировки мощности излучения импульсного лазерного осветителя в зависимости от уровня естественной ночной освещенности. 1 ил.The proposed utility model relates to the technique of optoelectronic devices, in particular, to laser illumination means — pulsed laser illuminators, in active-pulsed night-vision devices intended for observation at night with normal and low transparency of the atmosphere, as well as when exposed to powerful light noise. A pulsed laser illuminator comprises a radiation generating lens optically coupled through a dichroic flat mirror to a first and second pulsed laser semiconductor emitters connected respectively to the outputs of the first and second pump unit. The device further comprises a receiving lens optically coupled through the introduced second dichroic flat mirror and the first and second narrow-band notch filters introduced with the first and second photodetectors introduced, the outputs of which are connected through the introduced first and second amplifiers to the first inputs of the inputted first and second unit comparison diagrams, to the second inputs of which the outputs of the introduced first and second radiation power meters are connected, respectively, and their inputs are optically coupled to the second radiating outputs of the first and second pulsed laser semiconductor emitters, and the outputs of the first and second block comparison circuits are connected to the inputs of the first and second pump units, respectively. EFFECT: provision of adjustment of radiation power of a pulsed laser illuminator depending on the level of natural night illumination. 1 ill.

Description

Предлагаемая полезная модель относится к технике оптико-электронных приборов, в частности, к лазерным средствам подсвета - импульсным лазерным осветителям, применяемым в активно-импульсных приборах ночного видения (АИ ПНВ), или телевизионных АИ ПНВ (АИ ТВ ПНВ), предназначенных для наблюдения ночью при нормальной и пониженной прозрачности атмосферы, а также при воздействии мощных световых помех.The proposed utility model relates to the technology of optoelectronic devices, in particular, to laser illumination means — pulsed laser illuminators used in active-pulsed night vision devices (AI night vision devices), or television AI night vision devices (AI TV night vision devices) intended for night observation with normal and reduced transparency of the atmosphere, as well as when exposed to powerful light interference.

Известен импульсный лазерный осветитель (см. книга Гейхман И.Л., Волков В.Г., Видение и безопасность. М.: Новости, 2009, 840 с, с. 290, блок-схема рис. 4.1.2), а также созданный по той же схеме импульсный лазерный осветитель АИ ТВ ПНВ Active Range-Gated Camera ARGC-2400. Проспект фирмы OBZERV, Канада, 2017, www.obzerv.com.), Устройства содержат объектив формирования излучения, сфокусированный на импульсный лазерный полупроводниковый излучатель (ИЛПИ), который подключен к выходу блока накачки. Осветитель предназначен для использования в качестве средства подсвета в АИ ПНВ, работающих в области спектра 0,4 - 0,88 мкм.Known pulsed laser illuminator (see the book Geykhman I.L., Volkov V.G., Vision and security. M: News, 2009, 840 s, p. 290, block diagram of Fig. 4.1.2), and Active Range-Gated Camera ARGC-2400 pulsed laser illuminator created by the same scheme AI TV NVD. Prospectus from OBZERV, Canada, 2017, www.obzerv.com.), The devices include a radiation generating lens focused on a pulsed laser semiconductor emitter (ILPI) that is connected to the output of the pump unit. The lighter is intended for use as a means of illumination in the AI NVD, operating in the spectral region of 0.4 - 0.88 microns.

Недостатками аналогов являются:The disadvantages of analogues are:

- сравнительно низкая мощность излучения подсвета, что ограничивает дальность действия АИ ПНВ при работе в АИ режиме,- a relatively low power of illumination radiation, which limits the range of AI NVD when operating in AI mode,

- невозможность применения осветителя для работы в составе АИ ПНВ, функционирующих в области спектра 0,9 - 1,7 мкм, в которой обеспечивается работа при пониженной прозрачности атмосферы, недоступной для АИ ПНВ, работающих в области спектра 0,4 - 0,88 мкм, и даже в тактических дымах.- the impossibility of using a illuminator for operation as part of the NVD AI operating in the spectral region of 0.9 - 1.7 μm, in which operation is ensured with reduced transparency of the atmosphere, inaccessible to AI NVD operating in the spectrum region of 0.4 - 0.88 μm , and even in tactical smoke.

- отсутствие регулировки мощности излучения подсвета в зависимости от уровня естественной ночной освещенности (ЕНО).- the lack of adjustment of the illumination radiation power depending on the level of natural night illumination (ENO).

Известен наиболее близкий аналог предлагаемой полезной модели, принятый за прототип импульсный лазерный осветитель (Архутик С.Т., Волков В.Г., Козлов К.В., Саликов В.Л., Украинский С.А., Инфракрасные лазерные прожекторы. Специальная техника, 2005 г., №2, с. 6-11, рис. 8). Осветитель содержит объектив формирования излучения, оптически сопряженный через дихроичное плоское зеркало с первым и вторым ИЛПИ, излучающих соответственно на длинах волн 0,85 мкм и 0,87 мкм (или на длинах волн 0,85 мкм и 1,55 мкм), подключенных соответственно к выходам первого и второго блоков накачки.The closest analogue of the proposed utility model known for the prototype is a pulsed laser illuminator (Arkhutik S.T., Volkov V.G., Kozlov K.V., Salikov V.L., Ukrainian S.A., Infrared laser spotlights. Special technology, 2005, No. 2, pp. 6-11, Fig. 8). The illuminator comprises a radiation generating lens optically coupled through a dichroic flat mirror to the first and second ILPIs, emitting at wavelengths of 0.85 μm and 0.87 μm, respectively (or at wavelengths of 0.85 μm and 1.55 μm), respectively connected to the outputs of the first and second pumping units.

За счет суммирования в едином угле подсвета излучения обоих ИЛПИ создается более высокая мощность излучения подсвета. Это обеспечивает повышенную дальность действия АИ ПНВ. Возможность работы осветителя на длине волны 1,55 мкм позволяет его использовать для АИ ПНВ, работающих в области спектра 0,9 - 1,7 мкм и тем самым обеспечить их работу при пониженной прозрачности атмосферы.By summing in a single angle of illumination the radiation of both ILPI creates a higher radiation power of the illumination. This provides increased range of AI NVD. The ability to operate the illuminator at a wavelength of 1.55 μm allows it to be used for AI NVDs operating in the spectral region of 0.9 - 1.7 μm and thereby ensure their operation with reduced transparency of the atmosphere.

Недостатком этого устройства по-прежнему является отсутствие регулировки мощности излучения подсвета в зависимости от уровня ЕНО. Это ограничивает функциональные возможности осветителя.The disadvantage of this device is still the lack of adjustment of the radiation power of the backlight depending on the level of ENO. This limits the functionality of the illuminator.

Задачей, решаемой предлагаемой полезной моделью, предлагаемой полезной модели является обеспечение регулировки мощности излучения импульсного лазерного осветителя в зависимости от уровня ЕНО.The problem to be solved by the proposed utility model, the proposed utility model is to ensure the adjustment of the radiation power of a pulsed laser illuminator depending on the level of the ENO.

Указанный технический результат достигается за счет того, что, в состав осветителя вводятся фотоприемные устройства, регистрирующие уровень ЕНО в областях спектра 0,4-0,88 мкм и 0,9-1,7 мкм, и с помощью сравнения этих сигналов в блок-схемах сравнения с опорными значениями мощности излучения соответствующих импульсных лазерных полупроводниковых излучателей, позволяет корректировать их токи накачки и соответственно мощность их излучения подсвета в зависимости от уровня ЕНО.The specified technical result is achieved due to the fact that photodetector devices are registered in the illuminator, which record the level of EHO in the spectral regions of 0.4-0.88 μm and 0.9-1.7 μm, and by comparing these signals in the block comparison schemes with reference values of the radiation power of the corresponding pulsed laser semiconductor emitters, allows you to adjust their pump currents and, accordingly, the power of their radiation backlight depending on the level of the ENO.

Импульсный лазерный осветитель, содержащий объектив формирования излучения, оптически сопряженный через дихроичное плоское зеркало с первым и вторым импульсным лазерным полупроводниковым излучателями, подключенными соответственно к выходам первого и второго блоков накачки, дополнительно содержит приемный объектив, оптически сопряженный через введенное второе дихроичное плоское зеркало, введенные первый и второй узкополосные режекторные фильтры с введенными первым и вторым фотоприемными устройствами, выходы которых через введенные первый и второй усилители подключены к первым входам введенных первой и второй блок-схем сравнения, ко вторым входам которых подключены выходы введенных первого и второго измерителей мощности излучения соответственно, а их входы оптически сопряжены со вторыми излучающими выходами первого и второго импульсных лазерных полупроводниковых излучателей, а выходы первой и второй блок-схем сравнения подключены к входам первого и второго блоков накачки соответственно.A pulsed laser illuminator comprising a radiation generating lens optically coupled through a dichroic plane mirror to a first and second pulsed laser semiconductor emitters connected respectively to the outputs of the first and second pump units further comprises a receiving lens optically coupled through the introduced second dichroic plane mirror, the first introduced and a second notch filter with inserted first and second photodetectors, the outputs of which are through the first first and second amplifiers are connected to the first inputs of the first and second block comparison circuits, the second inputs of which are connected to the outputs of the first and second radiation power meters, respectively, and their inputs are optically coupled to the second radiating outputs of the first and second pulsed laser semiconductor emitters, and the outputs of the first and second comparison flowcharts are connected to the inputs of the first and second pumping units, respectively.

Сущность полезной модели поясняется чертежом фиг.1, на котором изображена схема устройства.The essence of the utility model is illustrated by the drawing of figure 1, which shows a diagram of the device.

Импульсный лазерный осветитель содержит объектив формирования излучения 1, оптически сопряженный через первое дихроичное плоское зеркало 2 с первым ИЛПИ 3 и со вторым ИЛПИ 4, подключенными соответственно к выходам первого 5 и второго 6 блоком накачки. Устройство содержит также приемный объектив 7, оптически сопряженный через второе дихроичное плоское зеркало 8, первый 9 и второй 10 узкополосные режекторные фильтры с первым 11 и вторым 12 фотоприемными устройствами соответственно. Выходы первого 11 и второго 12 фотоприемных устройств подключены через соответственно первый 13 и второй 14 усилители к первым входам первой 15 и второй 16 блок-схем сравнения, ко вторым входам которых подключены выходы первого 17 и второго 18 измерителей мощности излучения. Входы первого 17 и второго 18 измерителей мощности излучения оптически сопряжены со вторыми излучающими выходами первого 3 и второго 4 ИЛПИ соответственно. Выходы первой 15 и второй 16 блок-схем сравнения подключены ко входам соответственно первого 5 и второго 6 блоков накачки.A pulsed laser illuminator comprises a radiation generating lens 1 optically coupled through a first dichroic flat mirror 2 with a first ILPI 3 and a second ILPI 4 connected to the outputs of the first 5 and second 6 pump units. The device also includes a receiving lens 7, optically coupled through a second dichroic flat mirror 8, the first 9 and second 10 narrow-band notch filters with the first 11 and second 12 photodetectors, respectively. The outputs of the first 11 and second 12 photodetectors are connected through the first 13 and second 14 amplifiers respectively to the first inputs of the first 15 and second 16 block comparison circuits, the outputs of the first 17 and second 18 radiation power meters are connected to the second inputs of them. The inputs of the first 17 and second 18 radiation power meters are optically coupled to the second radiating outputs of the first 3 and second 4 ILPIs, respectively. The outputs of the first 15 and second 16 of the comparison block diagrams are connected to the inputs of the first 5 and second 6 pumping units, respectively.

Первый ИЛПИ 3 излучает на длине волны 0,85 мкм, а ИЛПИ 4 - на длине волны 1,55 мкм. Первое дихроичное плоское зеркало 2 пропускает излучение на длине волны 0,85 мкм и отражает на длине волны 1,55 мкм. Первое фотоприемное устройство 11 работает в области спектра 0,4-0,88 мкм, а второе фотоприемное устройство 12 - в области спектра 0,9-1,7 мкм. Второе дихроичное плоское зеркало 8 пропускает в области спектра 0,4-0,88 мкм и отражает в области спектра 0,9-1,7 мкм. При этом первый узкополосный режекторный фильтр 9 подавляет излучение на длине волны 0,85 мкм, а второй узкополосный режекторный фильтр 10 подавляет излучение на длине волны 1,55 мкм.The first ILPI 3 emits at a wavelength of 0.85 microns, and ILPI 4 at a wavelength of 1.55 microns. The first dichroic flat mirror 2 transmits radiation at a wavelength of 0.85 μm and reflects at a wavelength of 1.55 μm. The first photodetector 11 operates in the spectral region of 0.4-0.88 μm, and the second photodetector 12 operates in the spectrum region of 0.9-1.7 μm. The second dichroic planar mirror 8 transmits 0.4-0.88 μm in the spectral region and reflects 0.9-1.7 μm in the spectral region. In this case, the first notch filter 9 suppresses radiation at a wavelength of 0.85 microns, and the second notch filter 10 suppresses radiation at a wavelength of 1.55 microns.

Устройство работает следующим образом. Первый блок накачки 5 возбуждает первый ИЛПИ 3, излучающий на длине волны 0,85 мкм. Излучение от ИЛПИ 3 проходит через первое дихроичное плоское зеркало 2 и коллимируется с помощью объектива формирования излучения 1, создавая на объекте наблюдения пятно подсвета. Одновременно второй блок накачки 6 возбуждает второй ИЛПИ 4, излучающий на длине волны 1,55 мкм. Излучение ИЛПИ 4 отражается от оптической поверхности первого дихроичного плоского зеркала 2 и коллимируется с помощью объектива формирования излучения 1 в тот же угол подсвета. В результате излучение обоих ИЛПИ 3 и 4 складывается. Благодаря этому увеличивается мощность излучения импульсного лазерного осветителя. Излучение ИЛПИ 3 и 4 отражается от объекта наблюдения и приходит в приемный объектив 7. Установленное на его выходе второе дихроичное плоское зеркало 8 разделяет излучение с выхода входного объектива 7 на два потока: 0,4-0,88 мкм и 0,9-1,7 мкм. При этом излучение на длине волны 0,85 мкм подавляется узкополосным режекторным фильтром 9. Фильтр 9 пропускает остальное излучение в рабочей области спектра фотоприемного устройства 11 в диапазоне 0,4-0,88 мкм. Второй узкополосный режекторный фильтр 10 подавляет излучение на длине волны 1,55 мкм, направляя остальную часть излучения в области спектра 0,9-1,7 мкм на второе фотоприемное устройство 12. На выходе фотоприемных устройств 11 и 12 создаются сигналы, пропорциональные уровню ЕНО на местности для рабочей области спектра 0,4-0,88 мкм и 0,9 - 1,7 мкм соответственно. Эти сигналы усиливаются соответственно в усилителях 13 и 14 и передаются на первые входы первого 15 и второго 16 блок-схем сравнения соответственно. Первый измеритель мощности излучения 17 оптически сопряжен со вторым излучающим торцом первого ИЛПИ 3, измеряет мощность его излучения и передает соответствующий сигнал на второй вход первой блок-схемы сравнения 15. Второй измеритель мощности излучения 18 аналогичным образом оптически сопряжен со вторым излучающим торцом второго ИЛПИ 4, измеряет мощность его излучения и передает соответствующий сигнал на второй вход второй блок-схемы сравнения 16. В результате сравнения сигналов мощности излучения с сигналами от ЕНО в блок-схемах сравнения 15 и 16 вырабатываются корректирующие сигналы, управляющие амплитудой тока накачки в блоках накачки 5 и 6 соответственно. Благодаря этому, если уровень ЕНО слишком высок, то амплитуда тока накачки в блоках накачки 5 и 6 увеличивается, и соответственно увеличивается и мощность излучения ИЛПИ. И, наоборот, при падении уровня ЕНО амплитуда тока накачки в блоках накачки 5 и 6 уменьшается, и мощность излучения ИЛПИ также уменьшается. Так обеспечивается регулировка мощности излучения подсвета в зависимости от уровня ЕНО. Благодаря этому пятно подсвета осветителя всегда имеет большую энергетическую яркость, чем ЕНО. Это создает более благоприятные условия видения пятна подсвета в АИ ПНВ.The device operates as follows. The first pumping unit 5 excites the first ILPI 3, emitting at a wavelength of 0.85 μm. The radiation from ILPI 3 passes through the first dichroic flat mirror 2 and is collimated using the radiation forming lens 1, creating a backlight spot on the observation object. At the same time, the second pumping unit 6 excites a second ILPI 4 emitting at a wavelength of 1.55 μm. The radiation of ILPI 4 is reflected from the optical surface of the first dichroic flat mirror 2 and is collimated using the radiation forming lens 1 to the same illumination angle. As a result, the radiation of both ILPI 3 and 4 is added. Due to this, the radiation power of a pulsed laser illuminator increases. The radiation of ILPI 3 and 4 is reflected from the object of observation and comes into the receiving lens 7. A second dichroic flat mirror 8 installed at its output divides the radiation from the output of the input lens 7 into two streams: 0.4-0.88 μm and 0.9-1 , 7 microns. In this case, the radiation at a wavelength of 0.85 μm is suppressed by a narrow-band notch filter 9. The filter 9 passes the remaining radiation in the working region of the spectrum of the photodetector 11 in the range of 0.4-0.88 μm. The second notch filter 10 suppresses radiation at a wavelength of 1.55 μm, directing the rest of the radiation in the spectral region of 0.9-1.7 μm to the second photodetector 12. At the output of the photodetector devices 11 and 12, signals proportional to the EHO level at terrain for the working region of the spectrum of 0.4-0.88 microns and 0.9 - 1.7 microns, respectively. These signals are amplified in the amplifiers 13 and 14, respectively, and transmitted to the first inputs of the first 15 and second 16 comparison comparison circuits, respectively. The first radiation power meter 17 is optically coupled to the second radiating end of the first ILPI 3, measures the radiation power and transmits the corresponding signal to the second input of the first comparison block 15. The second radiation power meter 18 is optically paired with the second radiating end of the second ILPI 4, measures the power of its radiation and transmits the corresponding signal to the second input of the second block diagram of the comparison 16. As a result of comparing the signals of the radiation power with signals from ENO in the block diagrams of comparison 15 and 16 are generated corrective signals for controlling the pump current amplitude in the pump units 5 and 6 respectively. Due to this, if the EHO level is too high, the amplitude of the pump current in the pump units 5 and 6 increases, and accordingly, the radiation power of the ILPI increases. Conversely, when the EHO level drops, the amplitude of the pump current in the pump units 5 and 6 decreases, and the radiation power of the ILPI also decreases. This provides adjustment of the backlight emission power depending on the level of the EHO. Due to this, the illuminator's spot of illumination always has a greater energy brightness than ENO. This creates more favorable conditions for seeing the backlight spot in the NVD AI.

В настоящее время разработана конструкция предложенного импульсного лазерного осветителя и успешно проведены испытания его макета.Currently, the design of the proposed pulsed laser illuminator has been developed and its layout has been successfully tested.

Таким образом, за счет того, что в состав осветителя вводятся фотоприемные устройства, регистрирующие уровень ЕНО в областях спектра 0,4-0,88 мкм и 0,9-,7 мкм, и с помощью сравнения этих сигналов в блок-схемах сравнения с опорными значениями мощности излучения соответствующих импульсных лазерных полупроводниковых излучателей, позволяет корректировать их токи накачки и соответственно мощность их излучения подсвета в зависимости от уровня ЕНО.Thus, due to the fact that the photodetector devices are introduced into the illuminator, which record the level of EHO in the spectral regions of 0.4-0.88 μm and 0.9-, 7 μm, and by comparing these signals in block diagrams of comparison with reference values of the radiation power of the corresponding pulsed laser semiconductor emitters, allows you to adjust their pump currents and, accordingly, the power of their backlight radiation depending on the level of the ENO.

Claims

A pulsed laser illuminator comprising a radiation forming lens optically coupled through a dichroic plane mirror to a first and second pulsed laser semiconductor emitters connected respectively to the outputs of the first and second pump unit, characterized in that it further comprises a receiving lens optically coupled through the introduced second dichroic plane a mirror and the first and second narrow-band notch filters introduced with the first and second photodetectors introduced of which, through the introduced first and second amplifiers, are connected to the first inputs of the introduced first and second block comparison circuits, the second inputs of which are connected to the outputs of the first and second radiation power meters, respectively, and their inputs are optically coupled to the second radiating outputs of the first and second pulsed laser semiconductor emitters, and the outputs of the first and second block comparison circuits are connected to the inputs of the first and second pump units, respectively.