Brevet FR2708388A1 — publié le 19950203

Procédé pour éviter les lésions oculaires lors de l'utilisation de lasers à haute puissance L'invention concerne un procédé pour éviter des lésions ocu- laires lors de l'utilisation de lasers à haute puissance travaillant dans le domaine du spectre qui traverse le cristallin, tel que divulgué par exemple dans les revues "International Defence Review", 8/1991, pa- ges 818 à 821 et "Wehrtechnik", wt 1/87, pages 55 à 62. De par l'état de la technique on connaît des systèmes à laser qui ont a remplir des tâches très variées tant dans le domaine civil que dans le domaine militaire. Parmi ceux-ci on trouve par exemple des té- lémètres à laser, des radars Doppler à laser, des systèmes laser d'illu- mination et de marquage de cible, des systèmes à laser pour l'analyse de l'atmosphère ainsi que des systèmes à laser de très forte puissance qui ont pour tâche de perturber et également de détruire le matériau illuminé. Par la revue "Wehrtechnik", wt 12/85, pages 77 à 80, on connaît un système du type mentionné en dernier. Les lasers utilisés pour les applications citées plus haut travaillent dans des domaines du spectre pour lesquels l'atmosphère est en principe transparente lorsque les conditions atmosphériques sont bonnes ou moyennes, comme on le voit à la figure 1. Parmi ces lasers on trouve notamment le laser au fluorure de deutérium dans le domaine du spectre compris entre 3 et pmn, le laser à C02 dans le domaine du spectre de 10 nm, le laser au néodyme (Nd) dans le domaine infrarouge proche aux environs de 1,06 pm ainsi que d'autres appareils qui- travaillent dans ces domaines spectraux avec des longueurs d'ondes différentes, ce que l'on peut éga- lement obtenir en doublant leur fréquence de base ou en lui faisant su- bir un déplacement Raman. Les systèmes à laser de forte puissance dont la tâche consiste à détruire des objectifs militaires par l'action thermique du rayonne- ment laser absorbé ont la propriété de perturber de manière temporaire ou de détruire de manière définitive, à de très grandes distances, des détecteurs qui travaillent dans le domaine spectral du laser et qui, à cet effet, présentent une grande sensibilité. Par la revue "Armed Forces Journal", Mai 1992, pages 60 et suivantes, on connaît des systèmes qui ont pour tâche de neutraliser des détecteurs, soit par une perturbation efficace, soit par destruction. Les lasers que l'on peut utiliser dans ce cas sont par exemple des la- sers à CO2 et des lasers DF pour des appareils d'imagerie thermique qui travaillent dans les domaines infrarouges mentionnés et le laser Nd - non visible pour l'oeil humain - qui émet avec une longueur d'onde de 1,06 gm et est également utilisé avec une fréquence double (longueur d'onde 0,53 lm) et peut être mis en oeuvre pour aveugler temporaire- ment des hommes. Etant donné que les caractéristiques d'atténuation de l'atmos- phère varient fortement en fonction des conditions atmosphériques et que bien souvent la distance de la cible n'est pas connue, il n'est que rarement possible de doser la puissance du laser émise dans le domai- ne visible du spectre de manière à obtenir un aveuglement temporaire et non une destruction irréversible de la rétine. Les lasers Nd qui ne travaillent pas à la fréquence double mais à la fréquence de base et avec une longueur d'ondes de 1,06 gm ne sont absolument pas visibles mais ils sont focalisés sur la partie in- terne de l'oeil de la même manière que le rayonnement visible à fré- quence double de 0,53 gm et, avec une densité d'énergie entrante rela- tivement faible, détruisent les zones illuminées de la partie interne de l'oeil sans même que l'homme atteint ait la possibilité de réagir. La présente invention a pour objectif de proposer un procédé qui élimine le risque de lésion permanente de l'oeil pour la personne qui utilise ou la personne qui observe un laser de forte puissance mais permette d'exécuter sans problème la mission tactique fixée - par exemple la destruction d'un détecteur. Cet objectif est atteint par le fait que l'on associe au rayon du laser de forte puissance un rayon d'un laser d'alerte qui travaille dans le domaine visible ou dans le domaine infrarouge proche et dont la puissance est amenée au cours d'un temps d'alerte de courte durée de zéro jusqu'à des valeurs de plus en plus élevées avant que le rayon du laser de forte puissance atteigne l'oeil. Selon une caractéristique de l'invention, on choisit le temps d'alerte de telle sorte qu'il soit supérieur au temps moyen de la fluc- tuation du rayonnement laser au niveau de l'observateur résultant de turbulences atmosphériques. Conformément à un perfectionnement de l'invention, on asso- cie au laser de forte puissance un laser Nd comme laser d'alerte. Conformément à un autre perfectionnement de l'invention, on utilise un laser Nd-YAG qui, au cours d'une première phase travaille comme laser d'alerte avec une puissance croissante et, au cours d'une deuxième phase, travaille comme laser de forte puissance avec la plei- ne puissance. Conformément à un autre perfectionnement de l'invention, on associe au laser Nd-YAG servant de laser d'alerte et de laser de forte puissance, un ou plusieurs lasers qui détruisent des détecteurs optiques travaillant dans d'autres domaines infrarouges du spectre. Conformément à un autre perfectionnement de l'invention, on utilise un laser Nd-YAG dont le rayon, au cours de la première phase, présente un cohérence dans l'espace plus faible que dans la deuxième phase. Des exemples de réalisation sont décrits dans ce qui suit en faisant référence aux dessins. Ceux-ci représentent: figure 1, un diagramme indiquant la transmission dans l'at- mosphère des différentes longueurs d'ondes dans les différents domai- nes infrarouges, figure 2, un schéma montrant l'agencement et le fonctionne- ment d'un exemple de réalisation, figure 3, un diagramme comparatif des faisceaux lasers selon l'exemple de réalisation de la figure 2. L'invention a pour objectif d'éliminer dans une large mesure voire de supprimer totalement les risques de lésion permanente de l'oeil lors de l'utilisation de lasers à haute puissance, d'associer à ces systèmes à laser qui travaillent dans le domaine spectral traversant l'oeil humain (environ 0,35 gmn à 1,4 gn) un laser dit d'alerte qui tra- vaille dans le domaine visible du spectre compris entre environ 0,4 gm et 0,75 gm et dont la puissance, au cours d'un temps d'alerte allant d'environ un dixième de seconde à plusieurs dixièmes de secondes, passe progressivement (voir figure 3) de la valeur zéro à des valeurs telles que l'homme qui, selon cas, se trouve par nécessité ou par ha- sard sur le trajet du rayon ferme les yeux de manière consciente ou in- volontaire par suite du réflexe de clignement des yeux ou se détourne. Il est important que la puissance élevée pour laquelle le système à la- ser est conçu - par exemple à des fins de destruction de dispositifs vi- déo ou de dispositifs électroniques à intensification de lumière - ne soit mise en oeuvre qu'après écoulement du temps d'alerte mentionné de quelques dixièmes de seconde. Par ailleurs le temps d'alerte inférieur à une seconde est si court que l'homme qui sert l'appareil à combattre n'a pas le temps de protéger l'appareil illuminé. Seul son réflexe oculaire est activé. Pen- dant ce court instant il ne peut ni éloigner du rayon l'appareil illumi- né, ni le couvrir d'une quelconque manière ou encore le tourner vers des zones sans danger. Le procédé décrit remplit dans tous les cas sa fonction opéra- tionnelle; il ne fait qu'éviter simultanément les lésions oculaires qui sont superflues dans le cadre de cette fonction. n1 est prévu comme disposition supplémentaire de choisir le temps d'alerte supérieur au temps moyen de la fluctuation du rayonne- ment laser au niveau du récepteur résultant de turbulences atmosphé- riques. Un mode de réalisation prévoit d'utiliser comme laser d'alerte 2 un laser Nd à fréquence double, de préférence un laser Nd-YAG. Conformément à un perfectionnement de ce mode de réalisation, il est proposé de concevoir le laser Nd-YAG de telle sorte que celui-ci, au cours d'une première phase, émette à fréquence double avec une puis- sance croissante - et serve ainsi de laser d'alerte - et, au cours d'une deuxième phase, délivre toute sa puissance et se transforme alors en laser de destruction, le laser pouvant être utilisé avec sa longueur d'onde de base dans cette deuxième phase. Un mode de réalisation particulier prévoit de constituer un système à laser qui, en plus du laser Nd-YAG 1 avec son rayon laser 3 de combat à haute puissance et du rayon d'alerte 4, comporte un ou plusieurs lasers qui procèdent simultanément à la destruction de détec- teurs dans une ou plusieurs bandes du spectre infrarouge au-delà de la longueur d'onde de 1,06 gm. Conformément à un autre mode de réalisation on utilise un laser d'alerte 2 dont le rayon 4 présente une cohérence dans l'espace plus faible comparé à un rayon dont la diffraction est limitée, la diver- gence du rayon étant par exemple supérieure jusqu'à une certaine limi- te à celle d'un rayon à diffraction limitée. Ainsi, pour une même im- pression de luminosité, la sollicitation de la rétine par le rayon est plus faible et qu'ainsi le risque de lésion pour l'observateur 6 diminue. Sur les figures 2 et 3 du dessin le repère 1 désigne le système à laser à forte puissance, le repère 2 le laser d'alerte 2. Comme indiqué précédemment, un laser Nd-YAG peut être utilisé à la fois comme la- ser de combat à forte puissance et comme laser d'alerte. Dans ce cas, le rayon laser de combat 3 et le rayon laser d'alerte 4 sont émis par un seul et même appareil. Le détecteur choisi à titre d'exemple comme objectif à combattre porte le repère 5 et l'oeil menacé de l'observateur est désigné par le repère 6. Sur le diagramme, la courbe pour l'intensi- té 12 du rayon laser d'alerte 4 est désignée par le repère 7, la courbe pour l'intensité Il du rayon laser de combat 3 par le repère 8. REVENDICATIONS 1. Procédé pour éviter des lésions oculaires lors de l'utilisa- tion de lasers de forte puissance travaillant dans le domaine du spectre qui traverse le cristallin, caractérisé par le fait que l'on associe au rayon (3) du laser de forte puissance (1) un rayon (4) d'un laser d'aler- te (2) qui travaille dans le domaine visible ou dans le domaine infrarouge proche et dont la puissance est amenée au cours d'un temps d'alerte de courte durée de zéro à des valeurs de plus en plus élevées avant que le rayon laser (3) du laser de forte puissance (1) atteigne l'oeil. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que temps d'alerte est choisi supérieur au temps moyen de la fluctuation du rayonnement laser au niveau de l'observateur résultant de turbulences atmosphériques. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on associe au laser de forte puissance (1) un laser Nd comme laser d'alerte (2). 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que l'on utilise un laser Nd-YAG qui, au cours d'une première phase travaille comme laser d'alerte (2) avec une puis- sance croissante et, au cours d'une deuxième phase, travaille comme laser de forte puissance (1) avec la pleine puissance. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé par le fait que l'on associe au laser Nd-YAG servant de laser d'alerte et de laser de forte puissance (2 et 1), un ou plusieurs lasers qui détruisent des dé- tecteurs optiques travaillant dans d'autres domaines infrarouges du spectre. 6. Procédé selon la revendication 4, caractérisé par le fait que l'on utilise un laser Nd-YAG dont le rayon (4), au cours de la première phase, présente une cohérence l'espace plus faible que dans la deuxiè- me phase.