RU2502647C1 - Laser device for control over near-earth space - Google Patents
Laser device for control over near-earth space Download PDFInfo
- Publication number
- RU2502647C1 RU2502647C1 RU2012132143/28A RU2012132143A RU2502647C1 RU 2502647 C1 RU2502647 C1 RU 2502647C1 RU 2012132143/28 A RU2012132143/28 A RU 2012132143/28A RU 2012132143 A RU2012132143 A RU 2012132143A RU 2502647 C1 RU2502647 C1 RU 2502647C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- radiation
- mirror
- laser
- source
- laser radiation
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области лазерной локации, к системам наведения, визуализации, а также к лазерной технике для облучения удаленной цели (объекта) и может быть использовано для очистки космического пространства от частиц космического мусора и других объектов, представляющих опасность для современных летательных аппаратов.The invention relates to the field of laser ranging, to guidance systems, visualization, as well as to laser technology for irradiating a remote target (object) and can be used to clean outer space from particles of space debris and other objects that are dangerous for modern aircraft.
Известно устройство контроля околоземного космического пространства (патент RU №2125279, МПК6 G01S 17/00, опублик. 20.01.1999 г.), содержащее установленные на первой оптической оси источник рабочего лазерного излучения с блоком накачки, первое поворотное зеркало с приводом зеркала и блоком управления приводом зеркала. расположенные на второй оптической оси первую фотоприемную матрицу с первым световым затвором, объектив, первое светоделительное зеркало, лазерный усилитель с блоком накачки, телескопическую систему и второе поворотное зеркало с приводом зеркала и блоком управления приводом зеркала. А кроме того, устройство содержи) задающий лазерный генератор с блоком накачки, селектор угловых мод, первый и второй активные квантовые фильтры с блоками накачки, вторую фотоприемную матрицу со вторым световым затвором, блок обработки информации, формирователь временных интервалов, матричный световой модулятор с блоком управления, источник внешнею целеуказания.A near-Earth space monitoring device is known (patent RU No. 2125279, IPC 6 G01S 17/00, published on 01/20/1999), containing a working laser radiation source with a pump unit mounted on the first optical axis, a first rotary mirror with a mirror drive and a unit drive control mirrors. located on the second optical axis, the first photodetector array with a first light shutter, a lens, a first beam splitter mirror, a laser amplifier with a pump unit, a telescopic system and a second rotary mirror with a mirror drive and a mirror drive control unit. And in addition, the device contains a master laser with a pumping unit, an angular mode selector, first and second active quantum filters with pumping units, a second photodetector with a second light shutter, an information processing unit, a time shaper, a matrix light modulator with a control unit , source of external target designation.
В описанном устройстве в качестве источника подсвечивающего (зондирующего) лазерного излучения используется система, состоящая из задающего генератора, активных квантовых фильтров и усилителя с системой телескопирования. Телескопической системой обеспечивают как формирование пучка зондирующего излучения с малой расходимостью, направляемого для подсветки объекта, так и прием излучения, отраженного от объекта. Отраженное от объекта излучение принимают той же телескопической системой, усиливают в первом активном квантовом фильтре и формируют изображение объекта на первой фотоприемной матрице, определяя доплеровский сдвиг частоты. После этого осуществляют подсветку объекта вторым импульсом подсвечивающего лазерного излучения со смещенной частотой излучения. Далее осуществляют прием отраженного от объекта второго импульса подсвечивающего лазерного излучения, его усиление во втором активном квантовом фильтре и формирование изображения объекта на второй фотоприемной матрице на рабочей длине волны λраб в системе источника рабочего лазерного излучения. Блок обработки информации осуществляет по сигналам, поступающим с выхода второй фотоприемной матрицы, определение угловых координат объекта и открытие соответствующего участка пространственного модулятора света. После этого по сигналу с блока обработки информации разрешающий сигнал подают на систему накачки второго активного квантового фильтра и источника рабочего лазерного излучения. В результате в источнике рабочего лазерного излучения формируют излучение с заданной диаграммой направленности, которое при прохождении второго активного квантового фильтра испытывает дополнительное усиление. Данное излучение наводят на обнаруженный объект посредством первого поворотного зеркала.In the described device, a system consisting of a master oscillator, active quantum filters and an amplifier with a telescoping system is used as a source of illuminating (probing) laser radiation. The telescopic system provides both the formation of a beam of probe radiation with low divergence directed to illuminate the object, and the reception of radiation reflected from the object. The radiation reflected from the object is received by the same telescopic system, amplified in the first active quantum filter and an image of the object is formed on the first photodetector array, determining the Doppler frequency shift. After that, the object is illuminated with a second pulse of illuminating laser radiation with a shifted radiation frequency. Next, the second laser pulse reflected from the object is received, amplified in the second active quantum filter, and the image is formed on the second photodetector array at the working wavelength λ slave in the system of the working laser radiation source. The information processing unit carries out the signals from the output of the second photodetector matrix, determining the angular coordinates of the object and opening the corresponding section of the spatial light modulator. After that, the signal from the information processing unit permits the signal to the pumping system of the second active quantum filter and the source of the working laser radiation. As a result, radiation with a given radiation pattern is generated in the source of the working laser radiation, which experiences additional amplification when passing through a second active quantum filter. This radiation is directed at the detected object through the first rotary mirror.
К недостаткам аналога относится невысокая точность наведения рабочего и зондирующего лазерного излучения, обусловленная дискретностью набора оптических направлений, задаваемых матричным световым модулятором селектора угловых мод. Зондирование объектов в околоземном космическом пространстве осуществляют импульсным излучением, что не позволяет точно определять параметры траектории объекта и его ориентацию в пространстве в любой момент времени.The disadvantages of the analogue are the low accuracy of guidance of the working and probing laser radiation, due to the discreteness of the set of optical directions specified by the matrix light modulator of the angular mode selector. Sounding of objects in near-Earth space is carried out by pulsed radiation, which does not allow to accurately determine the parameters of the trajectory of the object and its orientation in space at any time.
Устройство не имеет в своем составе системы топогеодезической привязки, а так же вспомогательного лазера для динамической юстировки оптических элементов в условиях атмосферной турбулентности и термических искажений, что снижает точность наведения излучения на объект.The device does not include a topographic and geodetic reference system, as well as an auxiliary laser for dynamic alignment of optical elements under atmospheric turbulence and thermal distortions, which reduces the accuracy of radiation guidance to the object.
Формирование изображения обнаруженного космического объекта в отраженном сигнале осуществляется на фотоприемных матрицах с использованием световых затворов, что не позволяет непрерывно контролировать положение и параметры орбиты данного объекта.Image formation of a detected space object in the reflected signal is carried out on photodetector arrays using light shutters, which does not allow continuous monitoring of the position and orbit parameters of this object.
Подсветка объекта осуществляется системой, включающей йодный фотодиссоционный лазер с ламповой накачкой, и длиной волны 1,315 мкм, для которой спектральная эффективность подавляющего числа фотоприемников пространственного распределения изображения оказывается весьма малой. Кроме этого йодный лазер с ламповой накачкой обладает низким КПД, что приводит к уменьшению дальности контроля космического пространства.The object is illuminated by a system including a lamp-pumped iodine photodissociation laser and a wavelength of 1.315 μm, for which the spectral efficiency of the overwhelming number of photodetectors of the spatial distribution of the image is very small. In addition, the lamp-pumped iodine laser has a low efficiency, which leads to a decrease in the control range of outer space.
Известно устройство контроля околоземного космического пространства (патент RU №2110079, МПК6 G01S 17/00, опублик. 27.04.1998 г., бюл. №12), выбранное за прототип.A device for monitoring near-Earth space is known (patent RU No. 2110079, IPC 6 G01S 17/00, published. 04/27/1998, bull. No. 12), selected for the prototype.
Данное устройство содержит источник зондирующего лазерного излучения. первый и второй светоделители, модулятор, активный квантовый фильтр с блоком управления, ретроотражатель, фотоприемное устройство со световым затвором и приемным объективом, блок обработки информации, блок определения дальности. формирователь временных интервалов, и расположенные на одной оптической оси вспомогательный источник лазерного излучения, задающий генератор рабочего лазерного излучения с источником накачки и селектором угловых мод с объективом, опорно-поворотное устройство (ОПУ) с блоком управления приводами.This device contains a probe laser source. first and second beam splitters, a modulator, an active quantum filter with a control unit, a retro-reflector, a photodetector with a light shutter and a receiving lens, an information processing unit, a range determining unit. shaper of time intervals, and an auxiliary source of laser radiation located on the same optical axis, specifying a working laser radiation generator with a pump source and an angular mode selector with a lens, a rotary support device (OPU) with a drive control unit.
Данное устройство работает следующим образом. По внешним траекторным данным опорно-поворотное устройство начинает сопровождение объекта из точки ожидания. В определенный момент времени источник зондирующего лазерного излучения подсвечивает объект на длине волны задающего генератора рабочего лазерного излучения в контролируемом пространстве. Отраженное от объекта излучение через опорно-поворотное устройство с зеркалом наведения, второй светоделитель, открытый затвор, приемный объектив и активный квантовый фильтр поступает на фотоприемное устройство. В результате регистрируется транспортная задержка лазерного излучения и направление визирной оси приемного канала. Затем формируют второй импульс зондирующего лазерного излучения и импульс вспомогательного лазерного излучения. Вспомогательное лазерное излучение, отражаясь от первого светоделителя, подсвечивает модулятор селектора угловых мод. Отраженное от него излучение проходит через объектив селектора угловых мод, невозбужденную активную среду задающего генератора, и, отражаясь от второго светоделителя и ретроотражателя, поступает в приемный канал. В результате определяется угловое рассогласование визирных осей приемного и передающего каналов. Принимая второй импульс зондирующего лазерного излучения, отраженный объектом, определяют его угловые координаты. Далее определяется направление на объект, открывается соответствующая ячейка модулятора и осуществляется накачка активной среды задающего генератора. Рабочее лазерное излучение задающего генератора через второй светоделитель и ОПУ с зеркалом наведения направляется на объект.This device operates as follows. According to external trajectory data, the slewing ring starts tracking the object from the waiting point. At a certain point in time, the probe laser source illuminates the object at the wavelength of the master oscillator of the working laser radiation in a controlled space. The radiation reflected from the object through the rotary support device with a guidance mirror, a second beam splitter, an open shutter, a receiving lens and an active quantum filter enters the photodetector. As a result, the transport delay of the laser radiation and the direction of the line of sight of the receiving channel are recorded. Then form the second pulse of the probe laser radiation and the pulse of the auxiliary laser radiation. Auxiliary laser radiation, reflected from the first beam splitter, illuminates the modulator of the angular mode selector. The radiation reflected from it passes through the lens of the angular mode selector, the unexcited active medium of the master oscillator, and, reflected from the second beam splitter and retroreflector, enters the receiving channel. As a result, the angular mismatch of the sighting axes of the receiving and transmitting channels is determined. Taking the second pulse of the probe laser radiation reflected by the object, its angular coordinates are determined. Next, the direction to the object is determined, the corresponding modulator cell is opened, and the active medium of the master oscillator is pumped. The working laser radiation of the master oscillator is directed to the object through the second beam splitter and the OPU with the guidance mirror.
К недостаткам прототипа относится невысокая точность наведения зондирующего лазерного излучения, обусловленная угловой дискретностью работы матричного пространственно-временного модулятора света.The disadvantages of the prototype include the low accuracy of the guidance of the probe laser radiation, due to the angular discreteness of the matrix of the spatio-temporal light modulator.
Устройство не может одновременно обеспечивать контроль околоземного космического пространства в двух полусферах небесного свода из-за выбранной компоновки системы наведения. Зондирование объектов в околоземном космическом пространстве осуществляют импульсным излучением, что не позволяет точно определять параметры траектории объекта и его ориентацию в пространстве в любой момент времени с заданной точностью.The device cannot simultaneously provide near-Earth space control in two hemispheres of the heavenly vault due to the selected guidance system layout. Sounding of objects in near-Earth space is carried out by pulsed radiation, which does not allow to accurately determine the parameters of the trajectory of the object and its orientation in space at any time with a given accuracy.
Устройство не имеет в своем составе системы топогеодезической привязки, что снижает точность наведения излучения на объект.The device does not include a topographic and geodetic reference system, which reduces the accuracy of radiation guidance to the object.
Формирование изображения обнаруженного космического объекта в отраженном сигнале осуществляется на фотоприемной матрице с использованием светового затвора, что не позволяет непрерывно контролировать положение данного объекта.Image formation of a detected space object in the reflected signal is carried out on a photodetector using a light shutter, which does not allow continuous monitoring of the position of this object.
В устройстве для приема сигнала используется активный квантовый усилитель, не позволяющий регистрировать широкополосное солнечное излучение, отраженное от объекта, а также накладывающий строгие ограничения на длины волн зондирующего лазера.An active quantum amplifier is used in the device for receiving a signal, which does not allow recording broadband solar radiation reflected from the object, and also imposes strict restrictions on the wavelengths of the probe laser.
Технической задачей является создание устройства, которое обеспечивает контроль космического пространства с максимальной точностью и дальностью зондирования, а также прием сигнала с определением параметров орбиты и размеров космического объекта в автоматическом режиме при минимизации габаритов устройства.The technical task is to create a device that provides space control with maximum accuracy and sensing range, as well as receiving a signal with determining the parameters of the orbit and dimensions of a space object in automatic mode while minimizing the dimensions of the device.
Достигаемый технический результат состоит в расширении объема контролируемого космического пространства в автоматическом режиме за счет повышения плотности энергии излучения на объекте и увеличения точности наведения зондирующего и рабочего лазерного излучения в обеих полусферах небесного свода, а также в определении размеров и параметров орбиты космического объекта.The technical result achieved consists in expanding the volume of controlled outer space in an automatic mode by increasing the radiation energy density at the object and increasing the accuracy of the guidance of probe and working laser radiation in both hemispheres of the heavenly vault, as well as in determining the dimensions and parameters of the orbit of the space object.
Технический результат достигается тем, что в лазерном устройстве контроля околоземного космического пространства, содержащем источник зондирующего лазерного излучения и расположенные на одной оптической оси вспомогательный источник лазерного излучения, задающий генератор рабочего лазерного излучения с источником накачки и селектором угловых мод, первое опорно-поворотное устройство (ОПУ) с блоком управления приводами, новым является то, что на первой оптической оси последовательно установлены вспомогательный источник лазерного излучения, селектор угловых мод с первым зеркалом резонатора, задающий генератор рабочего лазерного излучения с источником накачки, полупрозрачное зеркало вывода излучения и второе зеркало резонатора; за зеркалом вывода по ходу рабочего излучения последовательно установлены полностью отражающее зеркало, усилитель рабочего лазерного излучения с источником накачки, спектроделительное зеркало, первое и второе ОПУ с блоками управления приводами, причем отражающие поверхности зеркал ОПУ установлены встречно друг другу; за задней гранью спектроделительного зеркала расположены средства видеонаблюдения и контроля за положением удаленного объекта, а также оптико-электронное устройство для регистрации излучения зондирующею источника, отражаемого удаленным объектом; по крайней мере, на одной оптической оси, не совпадающей с первой, расположен локационный модуль, включающий последовательно установленные на оптической оси источник зондирующего лазерного излучения, средства формирования пространственного профиля и расходимости зондирующего лазерного излучения, полностью отражающую зеркальную систему транспортировки зондирующего излучения, третье и четвертое ОПУ с блоками управления приводами, причем отражающие поверхности зеркал ОПУ установлены встречно друг другу, а также средства видеонаблюдения и контроля над положением удаленного объекта; кроме того, устройство дополнительно содержит автоматизированную систему управления и контроля режимов работы, связанную с системой топогеодезической и временной привязки.The technical result is achieved by the fact that in the near-Earth space monitoring laser device containing a probe laser radiation source and an auxiliary laser radiation source located on the same optical axis defining a working laser radiation generator with a pump source and an angular mode selector, the first rotary support device ) with the drive control unit, new is that on the first optical axis an auxiliary laser source from teachings angular selector modes to the first resonator mirror, a master oscillator operating with a pumping laser source, a semitransparent mirror emission output and a second resonator mirror; behind the output mirror in the direction of the working radiation, a fully reflecting mirror, a working laser radiation amplifier with a pump source, a spectro-splitting mirror, the first and second control gears with drive control units are sequentially installed; moreover, the reflective surfaces of the control gear mirrors are installed opposite each other; Behind the rear face of the spectrodividing mirror, there are video surveillance and position monitoring tools for a remote object, as well as an optical-electronic device for recording radiation from a probing source reflected by a remote object; at least on one optical axis that does not coincide with the first, a location module is located that includes a probe laser source sequentially installed on the optical axis, means for generating a spatial profile and divergence of the probe laser radiation, fully reflecting the mirror system for the probe radiation transportation, third and fourth OPU with drive control units, and the reflective surfaces of the OPU mirrors are installed opposite each other, as well as video surveillance Nia and control the position of the remote object; in addition, the device further comprises an automated control system and monitoring of operating modes associated with the system of topographic and geodetic and time reference.
Задающий генератор и усилитель рабочего лазерного излучения могут быть выполнены на основе йодного фотодиссоционного лазера.The master oscillator and amplifier of the working laser radiation can be made on the basis of an iodine photodissociation laser.
Задающий генератор и усилитель рабочего лазерного излучения могут быть выполнены на основе лазера на парах щелочных металлов.The master oscillator and amplifier of the working laser radiation can be made on the basis of an alkali metal vapor laser.
Задающий генератор и усилитель рабочего лазерного излучения могут быть выполнены на основе волоконного лазера.The master oscillator and the amplifier of the working laser radiation can be made on the basis of a fiber laser.
Источник зондирующего лазерного излучения выполнен с непрерывным или импульсно периодическим режимом работы.The source of the probe laser radiation is made with a continuous or pulsed periodic mode of operation.
Источник зондирующего лазерного излучения может работать на длине волны, совпадающей с длиной волны задающего генератора, или на длине волны, отличной от длины волны задающего генератора.The probe laser source can operate at a wavelength that matches the wavelength of the master oscillator, or at a wavelength different from the wavelength of the master oscillator.
Источники зондирующего и вспомогательного лазерного излучения могут быть выполнены на основе твердотельного неодимового лазера с диодной накачкой и удвоением частоты.Sources of probe and auxiliary laser radiation can be made on the basis of a solid-state neodymium laser with diode pumping and frequency doubling.
Источник зондирующего лазерного излучения может быть выполнен на основе волоконного лазера.The source of the probe laser radiation can be made on the basis of a fiber laser.
Источник зондирующего лазерного излучения может быть выполнен на основе лазера на парах щелочных металлов.The source of the probe laser radiation can be made on the basis of an alkali metal vapor laser.
Расходимость зондирующего лазерного излучения больше, чем у рабочего, на величину погрешности определения координат точки ожидаемого появления удаленного объекта.The divergence of the probe laser radiation is greater than that of the worker by the amount of the error in determining the coordinates of the point of the expected appearance of a distant object.
В задающем генераторе перед вторым зеркалом резонатора может быть установлена фазовая многоуровневая пластина.In the master oscillator, a phase multilevel plate can be installed in front of the second resonator mirror.
Оптико-электронное устройство для регистрации излучения зондирующего источника, отраженного от объекта, выполнено на основе фотоэлектронного умножителя (ФЭУ).An optical-electronic device for detecting radiation from a probing source reflected from an object is made on the basis of a photomultiplier tube (PMT).
Источник зондирующего излучения, зеркала первого и второго ОПУ, оптико-электронное устройство, регистрирующее лазерное излучение зондирующего источника, отраженное оптико-электронной системой удаленного объекта или самим объектом расположены последовательно друг за другом в плоскости горизонта, на линии параллельной плоскости орбиты движения объекта, с возможностью изменения расстояния между ними в зависимости от высоты полета объекта.The probe radiation source, the mirrors of the first and second OPUs, the optoelectronic device that records the laser radiation of the probe source, reflected by the optoelectronic system of a remote object or by the object itself, are located sequentially one after another in the horizon plane, on a line parallel to the plane of the object’s orbit, with the possibility changes in the distance between them depending on the height of the flight of the object.
Элементы лазерного устройства могут быть размещены на перемещаемых платформах.Elements of the laser device can be placed on movable platforms.
Связка из двух ОПУ в трактах рабочего и зондирующего излучения, отражающие поверхности зеркал которых установлены встречно друг другу, позволяет обеспечить контроль объекта в двух полусферах неба, что расширяет объем контролируемого космического пространства в два раза по сравнению с известными устройствами. Наличие источника зондирующего лазерного излучения, во-первых, позволяет получать точные параметры орбиты объекта и/или подсвечивать объект в случае нахождения его в тени Земли и, во-вторых, - определять характерные размеры объекта. Наличие в задающем генераторе рабочего лазерного излучения резонатора с селектором угловых мод позволяет сформировать рабочее излучение с малой расходимостью, которое после прохождения усилителя направляется на объект. Уменьшение расходимости и увеличение энергии рабочего лазерного излучения позволяет расширить объем контролируемого космического пространства за счет увеличения дальности до облучаемого объекта. В отличие от прототипа источник вспомогательного лазерного излучения служит для юстировки тракта рабочего лазерного излучения и средств видеонаблюдения и контроля за положением удаленного объекта. Использование оптической схемы, содержащей зеркало вывода излучения и полностью отражающее зеркало, позволяет уменьшить габаритные размеры устройства за счет разворота излучения и расположения усилителя в непосредственной близости от задающего генератора. Наличие автоматизированной системы управления и контроля режимов работы в заявляемом устройстве позволяет повысить точность юстировки оптических трактов наведения зондирующего и рабочего лазерного излучения. Помимо этого, автоматизированная система управления и контроля режимов работы получает внешние траекторные данные, что позволяет рассчитывать параметры орбит объектов непосредственно перед их входом в зону контроля. Используя системы спутниковой и радиосвязи, а также сеть Интернет, данное устройство имеет возможность передачи данных в центр управления полетами для предотвращения столкновений беспилотных и пилотируемых космических аппаратов с потенциально опасными орбитальными объектами. Автоматизированная система управления и контроля режимов работы связана с системой топогеодезической и временной привязки, позволяющей повысить точность наведения лазерного излучения на объект за счет прецизионного определения точки ожидания объекта в небесной полусфере. Система временной синхронизации и инициирования накачки позволяет получить зондирующий и рабочий лазерные импульсы, разделенные временным интервалом, равным двойной транспортной задержке, что увеличивает дальность облучения и точность наведения.A bunch of two OPUs in the paths of the working and probing radiation, the reflecting surfaces of the mirrors of which are mounted opposite each other, allows to control the object in two hemispheres of the sky, which expands the volume of controlled space by two times in comparison with the known devices. The presence of a probe laser radiation source, firstly, allows you to obtain the exact parameters of the orbit of the object and / or highlight the object if it is in the shadow of the Earth and, secondly, to determine the characteristic dimensions of the object. The presence in the master oscillator of the working laser radiation of the resonator with the angular mode selector allows the formation of working radiation with low divergence, which, after passing through the amplifier, is directed to the object. Reducing the divergence and increasing the energy of the working laser radiation allows you to expand the volume of controlled space by increasing the distance to the irradiated object. In contrast to the prototype, the source of auxiliary laser radiation serves to align the path of the working laser radiation and video surveillance and control the position of a remote object. The use of an optical circuit containing a radiation output mirror and a fully reflecting mirror makes it possible to reduce the overall dimensions of the device due to the radiation reversal and the location of the amplifier in the immediate vicinity of the master oscillator. The presence of an automated control system and control of operating modes in the inventive device can improve the accuracy of alignment of the optical paths of the guidance of the probing and working laser radiation. In addition, the automated control system and monitoring of operating modes receives external path data, which allows you to calculate the parameters of the orbits of objects immediately before they enter the control zone. Using satellite and radio communication systems, as well as the Internet, this device has the ability to transmit data to the flight control center to prevent collisions of unmanned and manned spacecraft with potentially dangerous orbital objects. An automated control and monitoring system for operating modes is associated with a system of topographic and geodetic and time reference, which makes it possible to increase the accuracy of laser radiation guidance to an object by accurately determining the object's waiting point in the celestial hemisphere. The system of time synchronization and initiation of pumping makes it possible to obtain probe and working laser pulses separated by a time interval equal to a double transport delay, which increases the irradiation range and accuracy of pointing.
Локационные модули расположены на линии, перпендикулярной оси рабочего лазерного излучения. Они обеспечивают подсветку и прием отраженного зондирующего сигнала от объекта, летящего как в передней, так и в задней полусферах неба по отношению к оптической оси устройства за счет используемых в их составе устройств: источника зондирующего лазерного излучения, средств формирования пространственного профиля и расходимости зондирующего лазерного излучения, полностью отражающей зеркальной системы транспортировки зондирующего излучения, третьего и четвертого ОПУ с блоками управления приводами, а также средств видеонаблюдения и контроля над положением удаленного объекта. Это позволяет точно определять размеры и параметры орбиты космического объекта, за счет непрерывного лоцирования космического объекта. Средства формирования пространственного профиля и расходимости зондирующею лазерного излучения и полностью отражающая зеркальная система транспортировки зондирующего излучения в составе локационного модуля необходимы для формирования требуемого профиля волнового фронта выходного излучения, апертуры и диаграммы направленности зондирующего лазера, а также для транспортировки излучения на ОПУ. Расположение модулей позволяет повысить точность наведения и, кроме того, определять размеры и параметры орбиты космического объекта с учетом скоростной аберрации.The location modules are located on a line perpendicular to the axis of the working laser radiation. They provide illumination and reception of the reflected probe signal from an object flying both in the front and rear hemispheres of the sky with respect to the optical axis of the device due to the devices used in their composition: a source of probing laser radiation, means of forming a spatial profile and divergence of the probe laser radiation , fully reflecting the mirror system for the transportation of sounding radiation, the third and fourth OPU with drive control units, as well as video surveillance and trol over the position of the remote object. This allows you to accurately determine the size and parameters of the orbit of a space object, due to the continuous location of the space object. The means of forming the spatial profile and divergence of the probe laser radiation and the fully reflecting mirror system for the transportation of probe radiation as part of the location module are necessary to form the desired profile of the wavefront of the output radiation, the aperture and radiation pattern of the probe laser, as well as for transporting radiation to the OPA. The location of the modules allows to increase the accuracy of pointing and, in addition, to determine the size and parameters of the orbit of a space object, taking into account high-speed aberration.
В случае выполнения задающего генератора и усилителя рабочего излучения на основе йодного фотодиссоционного лазера контроль объекта может быть осуществлен на большей дальности, т.к. данный лазер работает в импульсном режиме и рабочая длина волны данного лазера λ=1,315 мкм лежит в окне прозрачности атмосферы.In the case of the master oscillator and the working radiation amplifier based on the iodine photodissociation laser, the object can be monitored at a longer range, because This laser operates in a pulsed mode and the working wavelength of this laser, λ = 1.315 μm, lies in the transparency window of the atmosphere.
Если задающий генератор, усилитель рабочего излучения и источник зондирующего лазерного излучения выполнены на основе непрерывного лазера на парах щелочных металлов или волоконного лазера, то подсветка космического объекта может осуществляться непрерывно в течение всего времени пролета над местом расположения устройства.If the master oscillator, the working radiation amplifier, and the probe laser radiation source are made on the basis of a cw alkali metal vapor laser or a fiber laser, the illumination of a space object can be carried out continuously throughout the entire time of flight above the device location.
Если источник зондирующего лазерного излучения работает в импульсно периодическом режиме, то это позволяет увеличить дальность контроля околоземного пространства, а также различать космические объекты меньших размеров. Кроме этого подобная локация оптимальна с точки зрения уменьшения помех в оптико-электронном устройстве для регистрации излучения зондирующего источника. Увеличение расходимости зондирующего лазерного излучения на величину погрешности определения координат точки ожидаемого появления удаленного объекта позволяет осуществить ею захват и сопровождение системой наведения с заданной точностью.If the source of the probe laser radiation operates in a pulsed-periodic mode, then this allows to increase the range of near-Earth space control, as well as to distinguish between smaller space objects. In addition, such a location is optimal from the point of view of reducing interference in the optoelectronic device for detecting radiation from a probing source. An increase in the divergence of the probe laser radiation by the value of the error in determining the coordinates of the point of the expected appearance of a distant object allows it to capture and follow the guidance system with a given accuracy.
Фазовая многоуровневая пластина, установленная перед вторым зеркалом резонатора, позволяет снизить лучевую нагрузку на селектор угловых мод и сформировать требуемые параметры рабочего излучения в задающем генераторе.A multilevel phase plate installed in front of the second resonator mirror makes it possible to reduce the radiation load on the angular mode selector and form the required parameters of the working radiation in the master oscillator.
Для компенсации эффектов рефракции, дисперсии и других оптических искажений, источник зондирующего лазерного излучения может работать на длине волны совпадающей с длиной волны задающего генератора.To compensate for the effects of refraction, dispersion and other optical distortions, the probe laser source can operate at a wavelength that matches the wavelength of the master oscillator.
Если в качестве оптико-электронного устройства для регистрации излучения зондирующего источника используется ФЭУ, то источник зондирующего лазерного излучения может быть выполнен на основе твердотельного неодимового лазера с диодной накачкой и удвоением частоты для согласования области максимальной чувствительности ФЭУ и спектра лазерного излучения.If a photomultiplier is used as an optical-electronic device for detecting radiation from a probing source, the probing laser radiation source can be made on the basis of a solid-state neodymium laser with diode pumping and frequency doubling to match the region of maximum PMT sensitivity and the laser radiation spectrum.
Для учета скоростной аберрации света и, следовательно, увеличения точности наведения, источник зондирующего излучения, зеркала первого и второго ОПУ, оптико-электронное устройство, регистрирующее лазерное излучение зондирующего источника, отраженное оптико-электронной системой удаленного объекта или самим объектом расположены последовательно друг за другом в плоскости горизонта на линии. параллельной плоскости орбиты движения объекта, с возможностью изменения расстояния между ними в зависимости от высоты полета объекта.To take into account the speedy aberration of light and, consequently, increase the accuracy of guidance, the source of the probing radiation, the mirrors of the first and second GPCs, the optoelectronic device that detects the laser radiation of the probing source, reflected by the optoelectronic system of a remote object or by the object itself are arranged in series horizon plane on line. parallel to the plane of the object’s orbit, with the possibility of changing the distance between them depending on the height of the flight of the object.
Размещение элементов лазерного устройства контроля околоземного космического пространства на перемещаемых платформах позволяет использовать его с любой точки суши.Placing elements of a near-Earth space laser monitoring device on movable platforms allows it to be used from anywhere on land.
На фиг.1 показана оптическая схема лазерного устройства контроля околоземного космического пространства, где:Figure 1 shows the optical diagram of a laser device for monitoring near-Earth space, where:
1 - вспомогательный источник лазерного излучения;1 - an auxiliary source of laser radiation;
2 - селектор угловых мод;2 - angle mode selector;
3 - первое зеркало резонатора;3 - the first resonator mirror;
4 - задающий генератор рабочего лазерного излучения;4 - the master generator of the working laser radiation;
5 - источник накачки задающего генератора;5 - pump source of the master oscillator;
6 - полупрозрачное зеркало вывода излучения;6 - translucent mirror output radiation;
ФП - многоуровневая фазовая пластина;FP - multilevel phase plate;
7 - второе зеркало резонатора;7 - second resonator mirror;
8 - полностью отражающее зеркало;8 - a fully reflective mirror;
9 - усилитель рабочего лазерного излучения;9 - amplifier working laser radiation;
10 - источник накачки усилителя рабочего лазерного излучения;10 - pump source of the amplifier working laser radiation;
11 - спектроделительное зеркало;11 - spectrodivision mirror;
12 - первое ОПУ;12 - the first GTC;
13 - второе ОПУ;13 - the second OPU;
14 - средства видеонаблюдения и контроля за положением удаленного объекта;14 - video surveillance and control of the position of a remote object;
15 - оптико-электронное устройство;15 - optoelectronic device;
ЛМ - локационный модуль;LM - location module;
БН - блок наведения;BN - guidance unit;
БР - блок резонатора;BR - resonator block;
БЛ - блок лазерный;BL - laser unit;
16 - источник зондирующего лазерного излучения;16 - a source of probing laser radiation;
17 - средства формирования пространственного профиля и расходимости зондирующего лазерного излучения;17 - means of forming a spatial profile and divergence of the probe laser radiation;
18 - полностью отражающая зеркальная система;18 is a fully reflective mirror system;
19 -третье ОПУ;19 - third GTC;
20 - четвертое ОПУ;20 - the fourth OPU;
21 - средства видеонаблюдения и контроля за положением удаленного объекта;21 - video surveillance and control of the position of a remote object;
22 - средства юстировки;22 - adjustment tools;
На фиг.2 показана оптическая схема средств видеонаблюдения и контроля за положением удаленного объекта и оптико-электронное устройство для регистрации излучения зондирующего источника, отражаемого удаленным объектом, расположенные на продолжении первой оптической оси за спектроделительным зеркалом.Figure 2 shows the optical scheme of video surveillance and control of the position of a distant object and an optoelectronic device for recording radiation from a probing source reflected by a distant object, located on the continuation of the first optical axis behind the spectro-splitting mirror.
На фиг.3 показана оптическая схема средств видеонаблюдения и контроля за положением удаленного объекта, где:Figure 3 shows the optical diagram of the means of video surveillance and control of the position of a remote object, where:
23 - объектив широкого поля зрения;23 - lens wide field of view;
24 - видеокамера:24 - video camera:
25 - объектив узкого поля зрения;25 - a narrow field of view lens;
26 - светоделительный кубик;26 - beam splitting cube;
27 - блок светофильтров;27 - a block of light filters;
28 - видеокамера;28 - video camera;
29 - согласующий объектив оптико-электронного устройства;29 - matching lens of an optical electronic device;
30 - блок светофильтров;30 - a block of light filters;
31 - прицельная сетка;31 - reticle
32 - объектив;32 - lens;
33 - светофильтр:33 - light filter:
34 - высокочувствительная видеокамера;34 - highly sensitive video camera;
На фиг.4 показана структурная схема лазерного устройства контроля околоземного космического пространства, гдеFigure 4 shows a structural diagram of a laser device for monitoring near-Earth space, where
БР - блок резонатора;BR - resonator block;
БЛ - блок лазерный;BL - laser unit;
БН - блок наведения;BN - guidance unit;
ЛМ1 - первый локационный модуль;LM1 - the first location module;
ЛМ2 - второй локационный модуль;LM2 - the second location module;
АС - автоматизированная система управления и контроля режимов работы;AS - an automated control system and control of operating modes;
СИН - система инициирования накачки;SIN - pump initiation system;
СВС - система временной синхронизации;SHS - time synchronization system;
СРС - система радиосвязи;СРС - radio communication system;
ССС - система спутниковой связи;ССС - satellite communications system;
СТВП - система топогеодезической и временной привязки.STVP is a system of topographic and geodetic and temporal reference.
Лазерное устройство контроля околоземного космического пространства содержит последовательно установленные на первой оптической оси вспомогательный источник 1 лазерного излучения, селектор угловых мод 2 с первым зеркалом 3 резонатора, задающий генератор 4 рабочего лазерного излучения с источником накачки 5. полупрозрачное зеркало 6 вывода излучения и второе зеркало 7 резонатора. За полупрозрачным зеркалом вывода 6 по ходу рабочего излучения последовательно установлены полностью отражающее зеркало 8, усилитель рабочего лазерного излучения 9 с источником накачки 10, спектроделительное зеркало 11, первое ОПУ 12 и второе ОПУ 13 с блоками управления приводами, отражающие поверхности зеркал ОПУ установлены встречно друг другу. За задней гранью спектроделительного зеркала 11 расположены средства 14 видеонаблюдения и контроля за положением удаленного объекта, а также оптико-электронное устройство 15 для регистрации излучения зондирующего источника, отражаемого удаленным объектом. На двух осях, не совпадающих с первой, расположены локационные модули (ЛМ). Каждый из них включает последовательно установленные на оптической оси источник 16 зондирующего лазерного излучения, средства 17 формирования пространственного профиля и расходимости зондирующего лазерного излучения, полностью отражающую зеркальную систему 18 транспортировки зондирующего излучения, третье ОПУ 19 и четвертое ОПУ 20 с блоками управления приводами, отражающие поверхности зеркал ОПУ установлены встречно друг другу, а также средства 21 видеонаблюдения и контроля за положением удаленного объекта. Устройство дополнительно содержит средства 22 юстировки трактов рабочего, зондирующего и вспомогательного лазерного излучения.The near-Earth space monitoring device comprises an auxiliary laser source 1 sequentially mounted on the first optical axis, an angular mode selector 2 with a first resonator mirror 3, a working laser radiation generator 4 with a pump source 5. a translucent radiation output mirror 6 and a second resonator mirror 7 . Behind the translucent mirror of output 6 along the working radiation, a fully reflecting mirror 8, an amplifier of the working laser radiation 9 with a pump source 10, a spectro-splitting
Средства 14 видеонаблюдения и контроля над положением удаленного объекта и оптико-электронное устройство 15 для регистрации излучения зондирующего источника, отражаемого удаленным объектом, расположенные на продолжении первой оптической оси за спектроделительным зеркалом 11, выполнены для работы в широком и узком поле зрения. В широком поле зрения установлен объектив 23 и видеокамера 24 в его фокальной плоскости. В узком поле зрения установлен объектив 25, два светоделительных кубика 26. распределяющих световой поток из объектива 25 на три перпендикулярных направления. В первом направлении установлен блок светофильтров 27 и видеокамера 28 в фокальной плоскости объектива 25. Во втором направлении установлено оптико-электронное устройство 15 для регистрации излучения зондирующего источника, отражаемого удаленным объектом, с согласующим объективом 29 и блоком светофильтров 30. В третьем направлении установлена прицельная сетка 31, объектив 32. светофильтр 33. высокочувствительная видеокамера 34.Means 14 of video surveillance and control over the position of a distant object and an
Средства 21 видеонаблюдения и контроля за положением удаленного объекта, расположенные параллельно оптической оси локационного модуля за третьим ОПУ 19, служат для регистрации в широком и узком поле зрения. В широком поле зрения установлен объектив 23 и видеокамера 24 в его фокальной плоскости. В узком поле зрения установлен объектив 25, светоделительный кубик 26, распределяющий световой поток из объектива 25 на два перпендикулярных направления. В первом направлении установлен блок светофильтров 27 и видеокамера 28 в фокальной плоскости объектива 25. Во втором направлении установлена прицельная сетка 31, объектив 32, светофильтр 33 и высокочувствительная видеокамера 34.Means 21 of video surveillance and control of the position of a remote object, located parallel to the optical axis of the location module behind the
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
Лазерное устройство контроля околоземного космического пространства транспортируется с места постоянного расположения на позицию размещения. Перед началом рабочего цикла на составные части устройства подается питание. По каналам системы спутниковой связи (ССС) и/или системы радиосвязи (СРС) и/или по сети Интернет получаются траекторные данные и разрешение на зондирование космического пространства.A near-Earth space monitoring laser device is transported from a permanent location to a placement position. Before the start of the working cycle, power is supplied to the component parts of the device. Through the channels of the satellite communication system (CCC) and / or the radio communication system (CCC) and / or via the Internet, trajectory data and permission for sounding outer space are obtained.
На позиции размещаются задающий генератор 4 и усилитель 9 рабочего лазерного излучения, селектор 2 угловых мод, система наведения, включающая первое 12 и второе ОПУ 13 с блоками управления приводами, спектроделительное зеркало 11, средства 14 видеонаблюдения и контроля за положением удаленного объекта, автоматизированная система управления и контроля режимов работы, а также локационные модули. После получения разрешения на зондирование космического пространства устройство переводится в рабочий режим и с помощью систем топогеодезической и временной привязки (СТВП) производится определение географических координат устройства на земной поверхности и угловых координат оптических осей устройства. Система временной синхронизации (СВС) получает сигналы от спутников системы единою времени. Управление лазерным устройством осуществляется автоматизированной системой, в состав которой входят линии связи с задающим генератором 4, усилителем 9. системой наведения, локационными модулями и средствами 22 юстировки. После установки всех частей устройства на позиции размещения, автоматизированной системой проводится проверка всех систем лазерного устройства: подьюстировка элементов с использованием вспомогательного источника 1 лазерного излучения, проверка технических параметров рабочей среды в задающем генераторе 4 и усилителе 9 и готовности систем инициирования, временной и геодезической привязки. Канал рабочего и зондирующего излучения переводятся в активный режим контроля космического пространства. Полученные внешние траекторные данные загружаются в автоматизированную систему управления и контроля режимов работы. Происходи т набор высокого напряжения на устройстве поджига источников накачки задающего генератора и усилителя рабочего лазерного излучения. Перед пролетом космического объекта по команде автоматизированной системы зеркала первого 12 или второго 13. третьего 19 или четвертого 20 ОПУ выставляются в точку ожидания объекта по внешним траекторным данным или по собственным расчетам. При этом используются системы топогеодезической привязки и данные, поступающие от системы единого времени. Затем включается источник 16 зондирующего лазерного излучения, подсвечивающий космический объект, активируются средства 17 формирования пространственного профиля и расходимости зондирующего лазерного излучения и проводится автоматическая юстировка полностью отражающей зеркальной системы 18. В расчетное время начинается сопровождение объекта по расчетной траектории (по эфемеридам) т.е. «вслепую». Как только космический объект попадает в поле зрения средств 14 видеонаблюдения и контроля, начинается его автосопровождение в режиме «цель в петле обратной связи», т.е. автоматизированная система рассчитывает команды для приводов первого 12 и второго ОПУ 13 таким образом, чтобы минимизировать отклонение космического объекта от первой оптической оси устройства и для приводов третьего 19 и четвертого ОПУ 20 таким образом, чтобы минимизировать отклонение космического объекта от второй оптической оси. При этом от космического объекта возникает диффузно отраженный сигнал, который регистрируется средствами 14 и 21 видеонаблюдения и контроля и оптико-электронным устройством 15 для регистрации излучения зондирующего источника. В определенный момент оптико-электронное устройство 15 запускает систему инициирования накачки (СИП) задающего генератора и усилителя. Лазерное устройство выдает световой импульс на длине волны задающего генератора 4, и лазерное излучение транспортируется на объект. В результате определяется местоположение, дальность и размеры объекта с высокой точностью. По отраженному рабочему лазерному излучению определяют тип и состав космического объекта.The position includes a master oscillator 4 and an amplifier 9 of the working laser radiation, an angular mode selector 2, a guidance system including the first 12 and second control gear 13 with drive control units, a spectro-splitting
По окончании работы лазерное устройство контроля околоземного космического пространства консервируется и перевозится на место постоянного расположения.At the end of the work, the near-Earth space monitoring laser device is preserved and transported to a permanent location.
Средства видеонаблюдения и контроля за положением удаленного объекта выполнены на основе аналоговых и цифровых видеокамер.Means of video surveillance and control of the position of a remote object are made on the basis of analog and digital video cameras.
Система спутниковой связи необходима для обеспечения взаимодействия данною устройства с другими устройствами контроля космического пространства, а также со спутниковой группировкой РФ. По каналам радиосвязи осуществляется передача и прием информации о работе устройства и его составных частей, а так же взаимодействие управляющего персонала. Система топогеодезической и временной привязки, система временной синхронизации предназначены для определения точного местоположения и ориентации устройства на земной поверхности и установления связи со спутниковой системой единого времени.A satellite communication system is necessary to ensure the interaction of this device with other space monitoring devices, as well as with the satellite constellation of the Russian Federation. Radio communication channels transmit and receive information on the operation of the device and its components, as well as the interaction of management personnel. Topographic and geodetic reference system, time synchronization system are designed to determine the exact location and orientation of the device on the earth's surface and establish communication with the satellite system of a single time.
В примере реализации лазерное устройство контроля околоземного космического пространства состоит из двух локационных модулей (ЛМ), размещенных на перемещаемых платформах, блока наведения (БН), блока резонатора (БР), блока лазерного (БЛ) и автоматизированной системы (АС) управления и контроля режимов работы. Каждый из локационных модулей (ЛМ1, ЛМ2) включает источник зондирующего излучения на основе импульсно-периодического твердотельного лазера с диодной накачкой, удвоением частоты с длительностью отдельного импульса 100 нс, средства формирования пространственного профиля и расходимости излучения на основе телескопирующих элементов и адаптивных биморфных зеркал с блоками управления. полностью отражающую зеркальную систему транспортировки зондирующего излучения. третье и четвертое ОПУ, а также средства видеонаблюдения и контроля над положением удаленного объекта. Телескопирующие элементы выполнены на основе линзовых или зеркальных устройств и позволяют увеличить апертуру пучка до диаметра 200 мм и уменьшить его расходимость. Полностью отражающая система транспортировки излучения состоит из зеркал с диэлектрическим напылением диаметром 200 мм, расположенных таким образом, что обеспечивается попадание излучения зондирующего лазера на поверхность ОПУ в области, не пересекающейся с областью, в которой принимается изображение объекта системой визуализации. Каждое из двух встречно установленных ОПУ обеспечивает независимое вращение по двум взаимно перпендикулярным осям. В ОПУ установлены диэлектрические зеркала диаметром 760 мм, имеющие высокий коэффициент отражения в видимом диапазоне длин волн. Средства видеонаблюдения и контроля над положением удаленного объекта выполнены для регистрации в широком и узком поле зрения. В широком поле зрения установлен приемный объектив и видеокамера в его фокальной плоскости. В узком поле зрения установлен астрономический телескоп, светоделительный кубик, распределяющий световой поток из телескопа на два перпендикулярных направления. На первом установлен блок светофильтров и видеокамера в фокальной плоскости телескопа. На втором установлена прицельная сетка, приемный объектив, светофильтр и в фокальной плоскости телескопа - высокочувствительная видеокамера.In an example implementation, a near-Earth space laser monitoring device consists of two location modules (LM) located on movable platforms, a guidance unit (BN), a resonator unit (BR), a laser unit (BL), and an automated system (AS) for control and monitoring of modes work. Each of the location modules (LM1, LM2) includes a probe radiation source based on a pulsed-periodic solid-state laser with diode pumping, frequency doubling with a single pulse duration of 100 ns, means for creating a spatial profile and radiation divergence based on telescoping elements and adaptive bimorph mirrors with blocks management. fully reflective mirror system for the transportation of probe radiation. the third and fourth OPU, as well as video surveillance and control over the position of a remote object. Telescoping elements are made on the basis of lens or mirror devices and can increase the beam aperture to a diameter of 200 mm and reduce its divergence. The completely reflective radiation transportation system consists of dielectric sputtering mirrors with a diameter of 200 mm, arranged in such a way that the radiation of the probe laser is incident on the surface of the OPD in a region that does not intersect with the region in which the image is received by the imaging system. Each of the two counter-mounted OPUs provides independent rotation along two mutually perpendicular axes. Dielectric mirrors with a diameter of 760 mm have a high reflection coefficient in the visible wavelength range. Means of video surveillance and control over the position of a remote object are made for registration in a wide and narrow field of view. In a wide field of view, a receiving lens and a video camera are installed in its focal plane. An astronomical telescope is installed in a narrow field of view, a beam-splitting cube that distributes the light flux from the telescope into two perpendicular directions. The first is equipped with a filter block and a video camera in the focal plane of the telescope. The second is equipped with a reticle, a receiving lens, a light filter, and a highly sensitive video camera in the focal plane of the telescope.
Блок наведения (БН) включает вспомогательный источник лазерного излучения на основе твердотельного лазера с удвоением частоты, угловой селектор с первым диэлектрическим зеркалом резонатора диаметром 160 мм, спектроделительное зеркало, два ОПУ и средства топогеодезической привязки на основе гирокомпаса, датчиков вертикали и приемников GPS/ГЛОНАС, командные и исполнительные устройства системы автоматической юстировки на основе приводов и видеокамер, а также линию связи с автоматизированной системой управления и контроля режимов работы. Спектроделительное зеркало диаметром 760 мм имеет высокий коэффициент отражения на длине волны 1,315 мкм и малый коэффициент отражения в видимом диапазоне длин волн. Каждое из двух встречно установленных ОПУ обеспечивает независимое вращение по двум взаимно перпендикулярным осям. В ОПУ установлены диэлектрические зеркала диаметром 760 мм, имеющие высокий коэффициент отражения в видимом диапазоне длин волн и на длине волны 1,315 мкм. Средства видеонаблюдения и контроля над положением удаленного объекта выполнены для регистрации в широком и узком поле зрения и установлены за спектроделительным зеркалом. В широком поле зрения установлен приемный объектив и видеокамера в его фокальной плоскости. В узком поле зрения установлен астрономический телескоп, два светоделительных кубика, распределяющих световой поток из телескопа на три перпендикулярных направления. На первом установлен блок светофильтров и видеокамера в фокальной плоскости телескопа. На втором установлено оптико-электронное устройство на основе ФЭУ для регистрации излучения зондирующего источника с согласующим объективом и блоком светофильтров. На третьем установлена прицельная сетка, приемный объектив, светофильтр и в фокальной плоскости телескопа - высокочувствительная видеокамера.The guidance unit (BN) includes an auxiliary laser source based on a solid-state laser with frequency doubling, an angular selector with a first dielectric mirror of a resonator with a diameter of 160 mm, a spectro-splitting mirror, two control gears and geo-referencing topographic instruments based on a gyrocompass, vertical sensors and GPS / GLONAS receivers, command and executive devices of the automatic alignment system based on drives and video cameras, as well as a communication line with an automated control system and control of operating modes. A spectro-splitting mirror with a diameter of 760 mm has a high reflection coefficient at a wavelength of 1.315 μm and a small reflection coefficient in the visible wavelength range. Each of the two counter-mounted OPUs provides independent rotation along two mutually perpendicular axes. Dielectric mirrors with a diameter of 760 mm, having a high reflection coefficient in the visible wavelength range and at a wavelength of 1.315 μm, are installed in the OPU. Means of video surveillance and control over the position of a remote object are made for registration in a wide and narrow field of view and are installed behind a spectro-splitting mirror. In a wide field of view, a receiving lens and a video camera are installed in its focal plane. An astronomical telescope is installed in a narrow field of view, two beam-splitting cubes distributing the light flux from the telescope into three perpendicular directions. The first is equipped with a filter block and a video camera in the focal plane of the telescope. The second one is equipped with an optoelectronic device based on a PMT for detecting radiation from a probing source with a matching lens and a block of light filters. The third one has an aiming reticle, a receiving lens, a light filter, and a highly sensitive video camera in the focal plane of the telescope.
Блок лазерный (БЛ) включает установленные на одной раме линзу углового селектора, задающий генератор на основе йодного фотодиссоционного лазера с накачкой светом фронта ударной волны в благородном газе с системой накачки, усилитель с системой накачки, работающий на аналогичном принципе, и линии связи с автоматизированной системой (АС) управления и системой временной синхронизации (СВС).The laser unit (BL) includes an angular selector lens mounted on one frame, a master oscillator based on an iodine photodissociation laser pumped with light from a shock wave front in a noble gas with a pump system, an amplifier with a pump system operating on a similar principle, and communication lines with an automated system (AS) control and time synchronization system (SHS).
Блок резонатора (БР) включает полупрозрачное зеркало вывода излучения диаметром 760 мм, фазовую многоуровневую пластину, второе зеркало резонатора, полностью отражающее рабочее излучение, командные и исполнительные устройства системы автоматической юстировки на основе приводов и видеокамер и полностью отражающее диэлектрическое зеркало для заведения излучения задающего генератора на усилитель.The resonator block (BR) includes a semitransparent mirror of radiation output with a diameter of 760 mm, a phase multilevel plate, a second resonator mirror that completely reflects the working radiation, command and actuating devices of the automatic alignment system based on drives and video cameras, and a completely reflective dielectric mirror to establish radiation from the master oscillator amplifier.
Автоматизированная система (АС) управления и контроля режимов работы устройства включает четыре промышленных ЭВМ и также линии связи со всеми системами устройства контроля околоземного космического пространства. При этом определенная часть устройств работает на прием информации от исполнительных механизмов, датчиков и видеокамер, а другая часть выдает им управляющие сигналы.An automated system (AS) for controlling and monitoring the operating modes of the device includes four industrial computers and also communication lines with all systems of the near-Earth space monitoring device. At the same time, a certain part of the devices works to receive information from actuators, sensors and video cameras, and the other part gives them control signals.
Claims (14)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012132143/28A RU2502647C1 (en) | 2012-07-26 | 2012-07-26 | Laser device for control over near-earth space |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012132143/28A RU2502647C1 (en) | 2012-07-26 | 2012-07-26 | Laser device for control over near-earth space |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2502647C1 true RU2502647C1 (en) | 2013-12-27 |
Family
ID=49817647
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012132143/28A RU2502647C1 (en) | 2012-07-26 | 2012-07-26 | Laser device for control over near-earth space |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2502647C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2629959C1 (en) * | 2016-07-04 | 2017-09-05 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт телевидения" | Method of information transmission in open optical environment between moving objects and device for its implementation |
| RU2791833C1 (en) * | 2022-07-06 | 2023-03-13 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт оптики атмосферы им. В.Е. Зуева Сибирского отделения Российской академии наук | Adaptive aperture probing system for wavefront distortion compensation in laser systems |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2125279C1 (en) * | 1997-11-14 | 1999-01-20 | Товарищество с ограниченной ответственностью "Астрам" | Method of sighting of radiation on moving object and device for its realization |
| RU2183841C1 (en) * | 2001-01-24 | 2002-06-20 | Товарищество с ограниченной ответственностью "Астрам" | Method of laser location and laser location device for its implementation |
| US6922430B2 (en) * | 2001-11-20 | 2005-07-26 | California Institute Of Technology | Method and apparatus for a multibeam beacon laser assembly for optical communications |
| US7248342B1 (en) * | 2003-02-14 | 2007-07-24 | United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Three-dimension imaging lidar |
| US7413147B2 (en) * | 2005-08-23 | 2008-08-19 | Young Kun Bae | System and method for propellantless photon tether formation flight |
-
2012
- 2012-07-26 RU RU2012132143/28A patent/RU2502647C1/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2125279C1 (en) * | 1997-11-14 | 1999-01-20 | Товарищество с ограниченной ответственностью "Астрам" | Method of sighting of radiation on moving object and device for its realization |
| RU2183841C1 (en) * | 2001-01-24 | 2002-06-20 | Товарищество с ограниченной ответственностью "Астрам" | Method of laser location and laser location device for its implementation |
| US6922430B2 (en) * | 2001-11-20 | 2005-07-26 | California Institute Of Technology | Method and apparatus for a multibeam beacon laser assembly for optical communications |
| US7248342B1 (en) * | 2003-02-14 | 2007-07-24 | United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Three-dimension imaging lidar |
| US7413147B2 (en) * | 2005-08-23 | 2008-08-19 | Young Kun Bae | System and method for propellantless photon tether formation flight |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2629959C1 (en) * | 2016-07-04 | 2017-09-05 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт телевидения" | Method of information transmission in open optical environment between moving objects and device for its implementation |
| RU2791833C1 (en) * | 2022-07-06 | 2023-03-13 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт оптики атмосферы им. В.Е. Зуева Сибирского отделения Российской академии наук | Adaptive aperture probing system for wavefront distortion compensation in laser systems |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7345743B1 (en) | Wide angle laser range and bearing finder | |
| US8218589B1 (en) | High-energy laser atmospheric compensation and aimpoint maintenance | |
| US8736818B2 (en) | Electronically steered flash LIDAR | |
| CN109313256A (en) | Adaptive laser radar receiver | |
| CN106019311B (en) | A kind of Differential Absorption Laser Radar System of composite light beam transmitting-receiving | |
| Bennet et al. | Adaptive optics for laser space debris removal | |
| US20190238226A1 (en) | Combined imaging and laser communication system | |
| US8648914B1 (en) | Laser communication system for spatial referencing | |
| US20220342043A1 (en) | Device for a satellite laser distance measurement, and method for a satellite laser distance measurement | |
| US11513227B2 (en) | Atmospheric jitter correction and target tracking using single imaging sensor in high-energy laser systems | |
| Degnan et al. | SLR2000: eye-safe and autonomous single-photoelectron satellite laser ranging at kilohertz rates | |
| US20150092179A1 (en) | Light ranging with moving sensor array | |
| RU2502647C1 (en) | Laser device for control over near-earth space | |
| CN110286381A (en) | A kind of delay value of laser ranging system marks effect system, method and device in real time | |
| CN110018493B (en) | Laser power selection method of dual-waveband intersection type active range gating imaging system | |
| CN108519591B (en) | Real-time high-precision monitoring device for laser ranging light beam pointing | |
| Albota et al. | The airborne optical systems testbed (AOSTB) | |
| do Carmo et al. | ATLID, ESA atmospheric LIDAR developement status | |
| KR20160118558A (en) | Lidar system | |
| US11900562B2 (en) | Super-resolution automatic target aimpoint recognition and tracking | |
| Guo et al. | A 1064 nm single-photon lidar for three-dimensional imaging | |
| Laurin et al. | Eye-safe imaging and tracking laser scanner system for space applications | |
| JP7325691B2 (en) | Space object trajectory changer | |
| Hutchinson et al. | Multifunction laser radar | |
| JP7345705B2 (en) | Space object ranging device |