RU2749872C1 - Способ защиты оптико-электронного средства от воздействия мощного импульсного лазерного излучения - Google Patents

Способ защиты оптико-электронного средства от воздействия мощного импульсного лазерного излучения Download PDF

Info

Publication number
RU2749872C1
RU2749872C1 RU2020133849A RU2020133849A RU2749872C1 RU 2749872 C1 RU2749872 C1 RU 2749872C1 RU 2020133849 A RU2020133849 A RU 2020133849A RU 2020133849 A RU2020133849 A RU 2020133849A RU 2749872 C1 RU2749872 C1 RU 2749872C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
laser pulses
sequence
radiation
protective element
time
Prior art date
Application number
RU2020133849A
Other languages
English (en)
Inventor
Павел Евгеньевич Кулешов
Владимир Дмитриевич Попело
Александр Николаевич Глушков
Николай Александрович Писаревский
Original Assignee
Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации filed Critical Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации
Priority to RU2020133849A priority Critical patent/RU2749872C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2749872C1 publication Critical patent/RU2749872C1/ru

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/20—Filters
    • G02B5/205—Neutral density filters
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0232—Optical elements or arrangements associated with the device

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Radiation-Therapy Devices (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области защиты оптико-электронных средств (ОЭС) от мощных оптических излучений. Способ основан на пропускании лазерных импульсов через защитный элемент со значением лучевой стойкости меньшим значения минимальной лучевой стойкости элементов ОЭС и защите ОЭС посредством разрушения защитного элемента ОЭС при воздействии последовательности лазерных импульсов. При этом определяют начальный момент времени tнЗЭвоздействия последовательности лазерных импульсов на защитный элемент и начальный момент времени tpЗЭразрушения защитного элемента, вычисляют интервал времени Δt между tнЗЭи tpЗЭ, как Δt=tpЗЭ-tнЗЭ, определяют после разрушения защитного элемента начальный момент времени tнУЭпоследующего воздействия последовательности лазерных импульсов на элемент из состава ОЭС с минимальным значением лучевой стойкости и ограничивают длительность последовательности лазерных импульсов от момента времени tнУЭдо момента времени tнУЭ+Δt. Технический результат заключается в повышении эффективности защиты ОЭС от поражения лазерным излучением. 2 ил.

Description

Изобретение относится к области защиты оптико-электронных средств (ОЭС) от мощных оптических излучений.
Известен способ защиты ОЭС от мощного лазерного излучения (МЛИ) (см., например, [1]), основанный на приеме оптического излучения ОЭС, пропускании оптического излучения через заранее установленный перед элементом из состава ОЭС с минимальным значением лучевой стойкости EЭ min и временем разрушения под воздействием оптического излучения равным tЭpaз защитный элемент (ЗЭ) со значениями лучевой стойкости ЕЗЭ и времени разрушения под воздействием оптического излучения tЗЭpaз меньше значений ЕЭ min и tЭраз соответственно, пропускающий оптическое излучение мощностью не превышающей значение ЕЗЭ и имеющий спектральные параметры своего и отражаемого оптических излучений, сопровождающие процесс разрушения под воздействием оптического излучения мощностью превышающей значение ЕЗЭ, идентичные элементу с минимальным значением Ε3Э min, защите при воздействии оптического излучения мощностью превышающей значение ЕЗЭ ОЭС разрушением ЗЭ и имитации разрушения элемента с минимальным значением ЕЭ min, замене при разрушении ЗЭ под воздействием оптического излучения новым. Недостатком способа является ограниченное число защит от воздействия МЛИ, обусловленное конечным числом ЗЭ.
Техническим результатом, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, является повышение эффективности защиты ОЭС от поражения лазерным излучением.
Технический результат достигается тем, что в известном способе защиты ОЭС от воздействия мощного импульсного лазерного излучения, основанном на приеме последовательности лазерных импульсов (ПЛИ), пропускании ПЛИ излучения через заранее установленный перед элементом из состава ОЭС с минимальным значением лучевой стойкости EЭ min ЗЭ со значением лучевой стойкости ЕЗЭ меньше значения EЭ min, пропускающий ПЛИ энергетически не превышающей значение ЕЗЭ, защите разрушением ЗЭ ОЭС при воздействии ПЛИ энергетически превышающей значение ЕЗЭ, определяют начальный момент времени tнЗЭ воздействия ПЛИ на ЗЭ и начальный момент времени tpЗЭ разрушения ЗЭ ПЛИ, вычисляют интервал времени Δt между tнЗЭ и tpЗЭ, как Δt=tpЗЭ-tнЗЭ, определяют после разрушения ЗЭ начальный момент времени tнУЭ последующего воздействия ПЛИ на элемент из состава ОЭС с минимальным значением лучевой стойкости ЕЭ min, ограничивают длительность ПЛИ от момента времени tнУЭ до момента времени tнУЭ+Δt.
Сущность изобретения заключается в определении длительности ПЛИ, при которой происходит поражение ЗЭ и последующем ее ограничении до величины, обеспечивающей защиту ОЭС от воздействия МЛИ.
ПЛИ может воздействовать на различные конструктивные элементы ОЭС с целью их вывода из работоспособного состояния (см., например, [2, стр. 254-261], [3]). Уровень воздействия определяется лучевой стойкостью элементов конструкции ОЭС при воздействии ПЛИ (см., например, [4]). Как правило, это фотоприемники различного типа, находящиеся в около фокусной области (см., например, [5, стр. 35-46]).
На фигуре 1 представлена схема, поясняющая существо способа (где приняты следующие обозначения: 1 - ПЛИ на входе ЗЭ; 2 - ПЛИ на входе уязвимого элемента (УЭ) из состава ОЭС; 3 - ЗЭ; 4 - УЭ из состава ОЭС к воздействию ПЛИ (Р - мощность, t - время, Рu - мощность одиночного импульса
ПЛИ на входе ЗЭ, Рu1, Рu2 - мощность импульсов ПЛИ на входе уязвимого элемента из состава ОЭС, tнЗЭ - начальный момент времени воздействия импульса ПЛИ на ЗЭ, tpЗЭ - начальный момент времени разрушения ПЛИ ЗЭ, tнУЭ - начальный времени после разрушения ЗЭ последующего воздействия ПЛИ на уязвимый элемент из состава ОЭС, Δt - интервал времени между tpЗЭ и tнЗЭ).
На фигуре 1 исключены элементы ОЭС, ненесущие смысловой нагрузки для раскрытия сущности изобретения. ЗЭ 3 имеет значение лучевой стойкости Езэ меньше значения лучевой стойкости УЭ из состава ОЭС 4 ЕЭ min. ПЛИ фокусируется, через введенный в состав ОЭС ЗЭ 3, на УЭ 4. Под действием ПЛИ 1 ЗЭ 3 начинает разрушаться и защищать УЭ 4. При этом определяют начальный момент времени воздействия tнЗЭ ПЛИ 1 на ЗЭ 3, начальный момент времени разрушения tpЗЭ ЗЭ ПЛИ 1, а также интервал времени между tpЗЭ и tнЗЭ (Δt=tрЗЭ-tнЗЭ). Процессы разрушения ЗЭ 3 выполняют защитную функцию для УЭ 4. Защитные функции ЗЭ 3 базируются на процессах разрушения, связанных с изменением характеристик пропускной способности под действием ПЛИ, заключающиеся в плавлении, испарении и образовании плазменных образований материала, снижающих мощность импульсов Рu1, Рu2 ПЛИ 2 падающей на УЭ 4. Так как ЕЗЭ<EЭ min, то для осуществления повторного процесса защиты УЭ 4 определяют после разрушения ЗЭ 3 момент начальный времени tнУЭ последующего воздействия ПЛИ 2 на УЭ 4 и ограничивают длительность ПЛИ 2 на входе УЭ 4 от момента времени tнУЭ до момента времени tнУЭ+Δt.
Таким образом, введение в состав ЗЭ 4 с указанными выше характеристиками и временного ограничения ПЛИ позволяет осуществить защиту ОЭС от поражения лазерным излучением.
На фигуре 2 представлена блок - схема устройства, с помощь которого может быть реализован способ. Блок - схема устройства содержит: ОЭС 5, в состав которого дополнительно включены блок измерения параметров ЗЭ и управления 6, оптический затвор 7, остальные обозначения соответствуют фигуре 1.
Устройство работает следующим образом. Блок измерения, обработки параметров ЗЭ и управления 6 ОЭС 5 измеряет температурные параметры ЗЭ 3, временные параметры воздействия ПЛИ на ЗЭ 3, вычисляет требуемое значение ограничения длительности ПЛИ и вырабатывает управляющие сигналы оптическому затвору 7. Оптический затвор 7 ОЭС 5 ограничивает длительность ПЛИ до требуемого значения.
Таким образом, за счет введение в состав ЗЭ с параметрами Езэ<ЕЭ min с последующим временным ограничением ПЛИ, у заявляемого способа появляются свойства повышения эффективности защиты ОЭС от поражения лазерным излучением. Тем самым, предлагаемый способ устраняет недостатки прототипа.
Предлагаемое техническое решение является новым, поскольку из общедоступных сведений неизвестен способ защиты ОЭС от воздействия мощного импульсного лазерного излучения, основанный на приеме ПЛИ, пропускании ПЛИ излучения через заранее установленный перед элементом из состава ОЭС с минимальным значением лучевой стойкости ЕЭ min ЗЭ со значением лучевой стойкости ЕЗЭ меньше значения EЭ min, пропускающий ПЛИ энергетически не превышающей значение ЕЗЭ, защите разрушением ЗЭ ОЭС при воздействии ПЛИ энергетически превышающей значение ЕЗЭ, определении начального момента времени tнЗЭ воздействия ПЛИ на ЗЭ и начального момента времени tpЗЭ разрушения ЗЭ ПЛИ, вычислении интервала времени Δt между tнЗЭ и tpЗЭ, как Δt=tpЗЭ-tнЗЭ определении после разрушения ЗЭ начального момента времени tнУЭ последующего воздействия ПЛИ на элемент из состава ОЭС с минимальным значением лучевой стойкости EЭ min, ограничении длительности ПЛИ от момента времени tнУЭ до момента времени tнУЭ+Δt.
Предлагаемое техническое решение практически применимо, так как для его реализации могут быть использованы типовые оптические и электротехнические узлы и устройства.
1. Пат. 2709452 RU, H04N 5/238, H01L 31/0232, G02B 5/20. Способ защиты ОЭС от мощного лазерного излучения / П.Е. Кулешов, А.Н. Глушков, А.В. Алабовский, В.Д. Попело, А.В. Марченко; заявитель и патентообладатель ВУНЦ ВВС «ВВА им. проф. Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина». - №2019104733; заявл. 19.02.2019; опубл. 17.12.2019, Бюл. №35. - 10 с.
2. Добынкин В.Д., Куприянов А.И., Пономарев В.Г., Шустов Л.Н. Радиоэлектронная борьба. Силовое поражение радиоэлектронных систем / В.Д. Добынкин, А.И. Куприянов, В.Г. Пономарев, Л.Н. Шустов, Под ред. А.И. Куприянова. М.: Вузовская книга, 2007. 468 с.
3. Кулешов П.Е, Глушков А.Н., Марченко А.В. Классификация технических методов (способов) защиты оптико-электронных средств от лазерного комплекса функционального поражения / П.Е. Кулешов, А.Н. Глушков, A. В. Марченко // Воздушно-космические силы. Теория и практика (электронный журнал). 2019. №10. С. 72-80.
4. Гнатюк В.А., Городниченко Е.С. Влияние импульсного излучения на морфологию и фотоэлектрические свойства кристаллов InSb / В.А. Гнатюк, Е.С.Городниченко // Физика и техника полупроводников. 2003. Т. 37, вып. 4. С. 414-416.
5. Балоев В.А., Ильин Г.И., Овсяников В.А. и др. Эффективность, помехозащищенность и помехоустойчивость видовых оптико-электронных систем / B. А. Балоев В.А., Г.И. Ильин Г.И., В.А. Овсяников и др. Казань: Казан. Гос .тех. ун-т, 2015. 424 с.

Claims (1)

  1. Способ защиты оптико-электронного средства от воздействия мощного импульсного лазерного излучения, основанный на приеме последовательности лазерных импульсов, пропускании последовательности лазерных импульсов излучения через заранее установленный перед элементом из состава оптико-электронного средства с минимальным значением лучевой стойкости EЭ min защитный элемент со значением лучевой стойкости ЕЗЭ меньше значения ЕЭ min, пропускающий последовательность лазерных импульсов энергетически не превышающей значение ЕЗЭ, защите разрушением защитного элемента оптико-электронного средства при воздействии последовательности лазерных импульсов, энергетически превышающей значение ЕЗЭ, отличающийся тем, что определяют начальный момент времени tнЗЭ воздействия последовательности лазерных импульсов на защитный элемент и начальный момент времени tpЗЭ разрушения защитного элемента последовательностью лазерных импульсов, вычисляют интервал времени Δt между tнЗЭ и tpЗЭ, как Δt=tpЗЭ-tнЗЭ, определяют после разрушения защитного элемента начальный момент времени tнУЭ последующего воздействия последовательности лазерных импульсов на элемент из состава оптико-электронного средства с минимальным значением лучевой стойкости ЕЭ min, ограничивают длительность последовательности лазерных импульсов от момента времени tнУЭ до момента времени tнУЭ+Δt.
RU2020133849A 2020-10-13 2020-10-13 Способ защиты оптико-электронного средства от воздействия мощного импульсного лазерного излучения RU2749872C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020133849A RU2749872C1 (ru) 2020-10-13 2020-10-13 Способ защиты оптико-электронного средства от воздействия мощного импульсного лазерного излучения

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020133849A RU2749872C1 (ru) 2020-10-13 2020-10-13 Способ защиты оптико-электронного средства от воздействия мощного импульсного лазерного излучения

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2749872C1 true RU2749872C1 (ru) 2021-06-17

Family

ID=76415278

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020133849A RU2749872C1 (ru) 2020-10-13 2020-10-13 Способ защиты оптико-электронного средства от воздействия мощного импульсного лазерного излучения

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2749872C1 (ru)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5153425A (en) * 1990-12-24 1992-10-06 United Technologies Corporation Broadband optical limiter with sacrificial mirror to prevent irradiation of a sensor system by high intensity laser radiation
US20170223249A1 (en) * 2016-02-01 2017-08-03 The Boeing Company Systems and Methods for Protecting Against High-Radiant-Flux Light Based on Time-of-Flight
RU2709452C1 (ru) * 2019-02-19 2019-12-17 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации Способ защиты оэс от мощного лазерного излучения
WO2020126387A2 (en) * 2018-12-18 2020-06-25 Asml Netherlands B.V. Sacrifical device for protecting an optical element in a path of a high-power laser beam

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5153425A (en) * 1990-12-24 1992-10-06 United Technologies Corporation Broadband optical limiter with sacrificial mirror to prevent irradiation of a sensor system by high intensity laser radiation
US20170223249A1 (en) * 2016-02-01 2017-08-03 The Boeing Company Systems and Methods for Protecting Against High-Radiant-Flux Light Based on Time-of-Flight
WO2020126387A2 (en) * 2018-12-18 2020-06-25 Asml Netherlands B.V. Sacrifical device for protecting an optical element in a path of a high-power laser beam
RU2709452C1 (ru) * 2019-02-19 2019-12-17 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации Способ защиты оэс от мощного лазерного излучения

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Bugge et al. Laser damage helps the eavesdropper in quantum cryptography
Makarov et al. Creation of backdoors in quantum communications via laser damage
Shahrjerdi et al. Shielding and securing integrated circuits with sensors
RU2709452C1 (ru) Способ защиты оэс от мощного лазерного излучения
JP2015215888A (ja) 光学系に基づく量子乱数発生の方法及びデバイス
RU2749872C1 (ru) Способ защиты оптико-электронного средства от воздействия мощного импульсного лазерного излучения
CN102681816A (zh) 一种全光真随机数发生器
Gang et al. Laser-induced damages to charge coupled device detector using a high-repetition-rate and high-peak-power laser
Li et al. Random bit generator using delayed self-difference of filtered amplified spontaneous emission
RU2721585C1 (ru) Устойчивый к атакам квантовый генератор случайных чисел на интерференции лазерных импульсов со случайной фазой и способ его применения
Magalhães et al. Reaching long-term stability in CP-φOTDR
RU2331916C1 (ru) Генератор случайных чисел
RU2759170C1 (ru) Способ формирования комбинированной ложной оптической цели
CN110726483B (zh) 抵御雪崩过渡区攻击的装置及方法
Selmke et al. On the application of two-photon absorption for laser fault injection attacks: pushing the physical boundaries for laser-based fault injection
Peng et al. Security boundaries of an optical-power limiter for protecting quantum-key-distribution systems
Kaminaga et al. Development and evaluation of a microstep DFA vulnerability estimation method
RU2750652C1 (ru) Способ защиты оптико-электронного средства летательного аппарата от воздействия мощного лазерного излучения
WO2021112637A1 (ko) 부채널 공격 방어를 위한 난수발생기 및 이의 동작 방법
Ams et al. Fibre Bragg grating sensors for radiation insensitive measurements
List Advanced Pulsed Plasma Techniques
Ali Avoiding Fake State or Bright Light attack on the Single-Photon Detector
Qadeer et al. Design and implementation of a fiber optic perimeter intrusion detection system
Yan et al. Study on detection techniques for laser fuze using pseudorandom code
RU2301497C1 (ru) Способ обнаружения доступа к оптическому сигналу при передаче по волоконно-оптическим линиям