Brevet FR2767391A1 — publié le 19990219

DESCRIPTION D E S c R I P T I O N Disposition de réducteur de lumière susceptible d'être commandée L'invention concerne une disposition de réducteur de lumière susceptible d'être commandée et destinée à protéger un détecteur répondant à un rayonnement électromagnétique contre des intensités excessives de ce rayonnement, destinée notamment à protéger le détecteur d'un missile de poursuite contre un rayonnement laser qui est dirigé, en tant que contre-mesure, par une cible sur le missile en approche. Les missiles de poursuite modernes possèdent un chercheur muni d'un détecteur de définition d'images, p. ex. un détecteur de matrice CCD. Des signaux sont tirés de l'image saisie par le détecteur d'un champ de vision contenant la cible, signaux à l'aide desquels le chercheur est orienté sur la cible et/ou le missile est guidé vers la cible. Quand la cible détecte un missile en approche, elle doit prendre des contre-mesures afin de détourner le missile. De telles contre-mesures peuvent consister à diriger un rayon laser extrêmement intensif sur le missile. Un tel rayon laser extrêmement intensif peut "éblouir" le détecteur et le détruire le cas échéant. L'invention a pour but de protéger un détecteur, situé notamment dans un missile, contre des intensités excessives du rayonnement frappant le détecteur. Conformément à l'invention, ce problème est résolu par le fait que (a) un rayonnement ayant une intensité dépendant de l'intensité frappant le détecteur est appliqué à un détecteur auxiliaire générant un signal de rayonnement électrique, (b) un filtre se composant d'un matériau dont le pouvoir absorbant change lors de son irradiation par un rayonnement électromagnétique est disposé devant le détecteur en tant que réducteur de lumière, (c) une source de lumière auxiliaire est susceptible d'être commandée par le signal de rayonnement, source qui irradie le réducteur de lumière par un rayonnement électromagnétique de telle façon que le pouvoir absorbant du réducteur de lumière est augmenté et que ce dernier réduit le rayonnement frappant le détecteur à une valeur inoffensive. Un filtre est ainsi appliqué avant le détecteur. Normalement, ce filtre est perméable au rayonnement auquel le détecteur répond. Pour les missiles de poursuite, c'est en général un rayonnement infrarouge. Un détecteur auxiliaire détecte l'intensité de ce rayonnement. Dans ce but, une intensité de rayonnement dépendant de l'intensité du rayonnement frappant le véritable détecteur est appliquée au détecteur auxiliaire. Quand le signal de rayonnement du détecteur auxiliaire dépasse à peu près une valeur de seuil prédonnée lorsqu'un rayon laser extrêmement intensif apparaît, la source de lumière auxiliaire est amorcée. La source de lumière auxiliaire irradie à son tour le filtre. On augmente par ce moyen le pouvoir absorbant du filtre de telle façon que le rayonnement frappant le détecteur est réduit à une valeur inoffensive. Ceci se passe sur le plan optique et électronique sans que des éléments doivent être déplacés mécaniquement. Par ce moyen, la réduction du rayonnement peut se produire presque sans inertie si bien que le détecteur n'est pas en danger. Grâce au rayonnement réduit par le filtre, le détecteur peut continuer à observer la source de ce rayonnement et guider le missile vers cette source et, ainsi, le guider vers la cible. Le réducteur de lumière est de préférence un cristal qui a pour effet l'effet "BLIIRA", c. à. d. une absorption de lumière induite par une lumière bleue ("Blue Light Induced Infrared Absorption"). Un exemple d'un tel cristal est le niobate de potassium K Nb 03. L'effet "BLIIRA" est entre autre décrit dans un article "Blue-Light Induced Infrared Absorption in K Nb O " de Mabuchi, Polzik et Kimble dans "J. Opt. Soc. Am" B vol. 11 n 10 (1994). Une telle absorption de lumière induite est obtenue en général avec des cristaux dopés de façon appropriée quand la longueur d'onde du second domaine de longueur d'onde fait environ le double de la longueur d'onde du premier domaine de longueur d'onde. Dans une exécution préférée de l'invention, un rayonnement issu d'un premier domaine de longueur d'onde est appliqué au détecteur, la source de lumière auxiliaire émet un rayonnement d'un second domaine de longueur d'onde et le réducteur de lumière augmente le pouvoir absorbant pour un rayonnement issu du premier domaine de longueur d'onde lorsqu'il est irradié par le rayonnement du second domaine de longueur d'onde; le détecteur répond à un rayonnement infrarouge; la longueur d'onde du rayonnement se situe dans le second domaine de longueur d'onde à peu près à la moitié de la longueur d'onde du rayonnement situé dans le premier domaine de longueur d'onde; le premier domaine de longueur d'onde comprend un rayonnement infrarouge et le second domaine de longueur d'onde un rayonnement bleu; le réducteur de lumière a pour effet celui d'une absorption de la lumière infrarouge (effet BLIIRA) amplifiée induite par une lumière bleue; le réducteur de lumière se compose de niobate de potassium (K Nb 03); le réducteur de lumière est refroidi par un dispositif de refroidissement; le détecteur est refroidi par un dispositif de refroidissement et le réducteur de lumière est disposé devant le détecteur en établissant un contact conducteur de chaleur avec le dispositif de refroidissement du détecteur; le rayonnement électromagnétique est appliqué au détecteur (10) dans une marche de rayons de reproduction et un fractionneur de lumière est disposé dans la marche des rayons de reproduction devant le réducteur de lumière, fractionneur par lequel une partie du rayonnement dirigé sur le détecteur est déviée sur le détecteur auxiliaire; la source de lumière auxiliaire ayant un faisceau de rayons s'étendant diamétralement par rapport au sens de la marche des rayons de reproduction est susceptible d'être appliquée au réducteur de lumière; plusieurs sources de lumière auxiliaires susceptibles d'être amorcées simultanément sont disposées autour du réducteur de lumière; le détecteur est disposé sur la face frontale d'un élément intérieur en forme de pot dans l'espace creux d'un vase de Dewar, le dispositif de refroidissement reposant dans le vase de Dewar, le réducteur de lumière est maintenu dans un obturateur relié au détecteur de façon à conduire la chaleur et reposant devant le détecteur dans l'espace creux du vase de Dewar, et des fenêtres perméables au rayonnement de la source de lumière auxiliaire sont formées, dans le domaine du réducteur de lumière, dans la paroi latérale d'un élément extérieur entourant l'élément intérieur du vase de Dewar en formant l'espace creux. Un exemple d'exécution de l'invention est expliqué ci- après, plus en détail, en référence aux dessins annexes. La fig. 1 est une représentation schématique d'une disposition de réducteur de lumière susceptible d'être commandée et destinée à protéger un détecteur répondant à un rayonnement électromagnétique contre des intensités excessives de ce rayonnement. La fig. 2 est un schéma de mesure et montre, pour un cristal composé de niobate de potassium, le pouvoir absorbant a pour un rayonnement infrarouge en tant que fonction de l'intensité de la lumière bleue Ibleue- La fig. 3 montre de façon schématique le refroidissement du détecteur et du réducteur de lumière. Un détecteur répondant à un rayonnement infrarouge et appliqué dans une marche de rayons de reproduction 12 indiquée seulement schématiquement ayant un rayonnement infrarouge en tant que rayonnement électromagnétique issu d'un premier domaine de longueur d'onde est désigné par 10 dans la fig. 1. Ce rayonnement est indiqué par une flèche 14. Un miroir partiellement perméable au rayonnement infrarouge et incliné à 45 est disposé, en tant que fractionneur de rayons 16, dans la marche des rayons de reproduction 12. Le fractionneur de rayons 16 dirige une partie du rayonnement infrarouge dirigé sur le détecteur 12 situé dans une marche de rayons 18 sur un détecteur auxiliaire 20. Le détecteur auxiliaire 20 est un photodétecteur répondant au rayonnement infrarouge. L'intensité du rayonnement infrarouge frappant le détecteur auxiliaire 20 est une fraction déterminée de l'intensité du rayonnement frappant le détecteur 10. La fraction résulte du pouvoir réfléchissant du fractionneur de rayons 16. Le détecteur auxiliaire génère un signal de rayonnement électrique qui est proportionnel à l'intensité du rayonnement situé au détecteur auxiliaire 20 et, ainsi, à l'intensité du rayonnement situé au détecteur 10. Quand ce signal de rayonnement électrique dépasse une valeur de seuil prédonnée, ce qui correspond à une intensité excessive du rayonnement guidé sur le détecteur 10, une source de lumière auxiliaire 22 en forme de diode laser est amorcée par un circuit d'évaluation de signaux (nonreprésenté). La source de lumière auxiliaire émet une lumière bleue en tant que rayonnement électromagnétique dans un second domaine de longueur d'onde. En ce qui concerne le rayonnement infrarouge, ce second domaine de longueur d'onde se trouve à la moitié de la longueur d'onde du premier domaine de longueur d'onde -infrarouge-. Un réducteur de lumière 24 en forme de cristal dopé, composé par exemple de niobate de potassium K Nb 03, est disposé dans la marche des rayons de reproduction. La lumière bleue émise par la source de lumière auxiliaire 22 est guidée par une lentille 26 sur le réducteur de lumière 24. La source de lumière auxiliaire 22 ayant un faisceau de lumière 26 s'étendant diamétralement par rapport au sens de la marche des rayons 12 est appliquée à cette occasion au réducteur de lumière 24. L'irradiation du réducteur de lumière 24 par la lumière bleue de la source de lumière auxiliaire 22 augmente le pouvoir absorbant du réducteur de lumière 24 pour le rayonnement infrarouge. Par ce moyen, l'éblouissement du détecteur 10 est empêché par le rayonnement infrarouge excessif et une affectation de sa fonction est également empêchée. Le réducteur de lumière 24 est correctement perméable au rayonnement infrarouge sans la radiation incidente de la lumière de la source de lumière auxiliaire 22. Afin d'augmenter l'intensité du rayonnement du second domaine de longueur d'onde, plusieurs sources de lumière 22 sont disposées, pour l'exécution préférée représentée, autour du réducteur de lumière 24 diamétralement par rapport au sens de la marche des rayons 12, ainsi que cela est indiqué dans la fig. 1 par deux sources de lumière auxiliaires. D'après l'article cité de Mabuchi, Polzik et Kimble, l'absorption du rayonnement infrarouge est d'autant plus forte lors de l'action de la lumière bleue quand le cristal formant le réducteur de lumière 24 devient de plus en plus froid. Cependant le cristal s'échaufferait de par une forte absorption du rayonnement infrarouge lors de l'augmentation du pouvoir absorbant. C'est pourquoi, il est avantageux de refroidir le réducteur de lumière 24. La fonction du détecteur 10 en est également améliorée par le refroidissement. C'est pour cette raison que les détecteurs de définition d'images sont disposés habituellement, pour les missiles de poursuite, dans l'espace creux d'un vase de Dewar et sont refroidis par un refroidisseur de Thomson et Joule. Le vase de Dewar se compose à cette occasion d'un élément extérieur en forme de pot et d'un élément intérieur disposé à l'intérieur de cet élément extérieur à un écart de celui-ci, les éléments extérieur et intérieur étant reliés l'un à l'autre le long des bords des "pots" et formant entre eux l'espace creux vidé de son air. Pour la disposition représentée dans la fig. 3, le détecteur 10 est disposé à la surface frontale de l'élément intérieur d'un vase de Dewar 30. Le vase de Dewar contient un refroidisseur de Thomson et Joule 32 par lequel le détecteur 10 est refroidi. Le réducteur de lumière 24 est relié au détecteur refroidi de façon à conduire la chaleur. Le refroidisseur de Thomson et Joule 32 refroidit à cette occasion non seulement le détecteur 10, mais aussi en même temps le réducteur de lumière 24. L'élément extérieur du vase de Dewar 30 présente sur sa surface de manteau dans le domaine du réducteur de lumière 24 des domaines 36, 38 qui sont perméables au rayonnement de la source de lumière auxiliaire 22. Revendications 1. Disposition de réducteur de lumière susceptible d'être commandée et destinée à protéger un détecteur (10) répondant à un rayonnement électromagnétique contre des intensités excessives de ce rayonnement, destinée notamment à protéger le détecteur (10) d'un missile de poursuite contre un rayonnement laser qui est dirigé, en tant que contre- mesure, par une cible sur le missile en approche, caractérisée par le fait que (a) un rayonnement ayant une intensité dépendant de l'intensité frappant le détecteur (10) est appliqué à un détecteur auxiliaire générant un signal de rayonnement électrique, (b) un filtre se composant d'un matériau dont le pouvoir absorbant change lors de son irradiation par un rayonnement électromagnétique est disposé devant le détecteur (10) en tant que réducteur de lumière (24), (c) une source de lumière auxiliaire (22) est susceptible d'être commandée par le signal de rayonnement lors du dépassement d'une valeur de seuil, source qui irradie le réducteur de lumière (24) par un rayonnement électromagnétique de telle façon que le pouvoir absorbant du réducteur de lumière (24) est augmenté et que ce dernier réduit le rayonnement frappant le détecteur (10) à une valeur inoffensive. 2. Disposition de réducteur de lumière susceptible d'être commandée selon la revendication 1, caractérisée par le fait que (a) un rayonnement issu d'un premier domaine de longueur d'onde est appliqué au détecteur (10), (b) la source de lumière auxiliaire (22) émet un rayonnement d'un second domaine de longueur d'onde et (c) le réducteur de lumière (24) augmente le pouvoir absorbant pour un rayonnement issu du premier domaine de longueur d'onde lorsqu'il est irradié par le rayonnement du second domaine de longueur d'onde. 3. Disposition de réducteur de lumière susceptible d'être commandée selon la revendication 1 ou 2, caractérisée par le fait que le détecteur (10) répond à un rayonnement infrarouge. 4. Disposition de réducteur de lumière susceptible d'être commandée selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée par le fait que la longueur d'onde du rayonnement se situe dans le second domaine de longueur d'onde à peu près à la moitié de la longueur d'onde du rayonnement situé dans le premier domaine de longueur d'onde. 5. Disposition de réducteur de lumière susceptible d'être commandée selon la revendication 4, caractérisée par le fait que le premier domaine de longueur d'onde comprend un rayonnement infrarouge et le second domaine de longueur d'onde un rayonnement bleu. 6. Disposition de réducteur de lumière susceptible d'être commandée selon la revendication 5, caractérisée par le fait que le réducteur de lumière (24) a pour effet celui d'une absorption de la lumière infrarouge (effet BLIIRA) amplifiée induite par une lumière bleue. 7. Disposition de réducteur de lumière susceptible d'être commandée selon la revendication 6, caractérisée par le fait que le réducteur de lumière (24) se compose de niobate de potassium (K Nb 03). 8. Disposition de réducteur de lumière susceptible d'être commandée selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée par le fait que le réducteur de lumière (24) est refroidi par un dispositif de refroidissement (32). 9. Disposition de réducteur de lumière susceptible d'être commandée selon la revendication 8, caractérisée par le fait que le détecteur (10) est refroidi par un dispositif de refroidissement (32) et que le réducteur de lumière (24) est disposé devant le détecteur (10) en établissant un contact conducteur de chaleur avec le dispositif de refroidissement (32) du détecteur (10). 10. Disposition de réducteur de lumière susceptible d'être commandée selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisée par le fait que (a) le rayonnement électromagnétique est appliqué au détecteur (10) dans une marche de rayons de reproduction (12) et (b) un fractionneur de lumière (16) est disposé dans la marche des rayons de reproduction (12) devant le réducteur de lumière (24), fractionneur par lequel une partie du rayonnement dirigé sur le détecteur (10) est déviée sur le détecteur auxiliaire (20). 11. Disposition de réducteur de lumière susceptible d'être commandée selon la revendication 10, caractérisée par le fait que la source de lumière auxiliaire (22) ayant un faisceau de rayons (26) s'étendant diamétralement par rapport au sens de la marche des rayons de reproduction (12) est susceptible d'être appliquée au réducteur de lumière (24). 12. Disposition de réducteur de lumière susceptible d'être commandée selon la revendication 11, caractérisée par le fait que plusieurs sources de lumière auxiliaires (22) susceptibles d'être amorcées simultanément sont disposées autour du réducteur de lumière (24). 13. Disposition de réducteur de lumière susceptible d'être commandée selon la revendication 9 et l'une des revendications 11 ou 12, caractérisée par le fait que (a) le détecteur (10) est disposé sur la face frontale d'un élément intérieur en forme de pot dans l'espace creux d'un vase de Dewar, le dispositif de refroidissement reposant dans le vase de Dewar, (b) le réducteur de lumière (24) est maintenu dans un obturateur relié au détecteur (10) de façon à conduire la chaleur et reposant devant le détecteur (10) dans l'espace creux du vase de Dewar (30), et (c) des fenêtres (36,38) perméables au rayonnement de la source de lumière auxiliaire (22) sont formées, dans le domaine du réducteur de lumière (24), dans la paroi latérale d'un élément extérieur entourant l'élément intérieur du vase de Dewar en formant l'espace creux.