Многоканальный импульсный лазерный осветитель

Предлагаемая полезная модель относится к технике оптико-электронных приборов наблюдения, в частности к импульсным лазерным осветителям (ИЛО) для активно-импульсных приборов ночного видения (АИ ПНВ) или для активно-импульсных телевизионных приборов ночного видения (АИ ТВ ПНВ).
Известен принятый за аналог ИЛО (см. Гейхман И.Л., Волков В.Г. Видение и безопасность. М.: Новости, 2009, 840 с., с. 290, блок-схема по рис. 4.1.2). Он содержит блок накачки, импульсный лазерный полупроводниковый излучатель (ИЛПИ) и объектив формирования излучения (ОФИ). Данный ИЛО обладает сравнительно небольшой мощностью излучения и ограниченным рабочим спектральным диапазоном - только одной единственной длиной волны - 0,85 мкм. Между тем для работы АИ ПНВ (АИ ТВ ПНВ) на значительных дальностях требуется более высокая мощность излучения, а для работы в широком диапазоне внешних условий, т.е. круглосуточно и в любую погоду требуются дополнительные рабочие длины волн: 0,9; 1,55; 4,5 и 10,3 мкм.
Известен принятый за прототип ИЛО (см. статью авторов Архутика С.Т., Волкова В.Г., Козлова К В., Саликова В.Л., Украинского С.А. Инфракрасные лазерные прожекторы. Специальная техника, 2005, №2, с. 6, рис. 8, а также Гейхман И.Л., Волков В.Г. Видение и безопасность. М: Новости, 2009, 840 с., с. 106, рис. 2.4.9а). Он содержит первый ИЛПИ, подключенный к первому блоку накачки, ОФИ, сфокусированный на излучающую поверхность первого ИЛПИ, дихроичное плоское зеркало, установленное между ОФИ и первым ИЛПИ, оптически сопрягающее с ОФИ второй ИЛПИ, подключенный ко второму блоку накачки. Первый ИЛПИ излучает на длине волны 0,85 мкм, второй ИЛПИ излучает на длине волны 0,9 мкм. Благодаря дихроичному плоскому зеркалу излучение первого и второго ИЛП суммируется, а ОФИ формирует единый угол подсвета. Достоинством данного ИЛО по сравнению с устройством-аналогом является повышение мощности излучения. Однако данный ИЛО по-прежнему не допускает работу в широком диапазоне внешних условий из-за ограниченности числа рабочих длин волн ИЛО.
Задачей предлагаемой полезной модели является обеспечение работы в широком диапазоне внешних условий.
Указанная задача решается тем, что многоканальный импульсный лазерный осветитель, состоящий из первого блока накачки, подключенного к первому импульсному лазерному полупроводниковому излучателю, дихроичного плоского зеркала и объектива формирования излучения, сфокусированного на первый импульсный лазерный полупроводниковый излучатель, а также второго блока накачки, подключенного ко второму импульсному лазерному полупроводниковому излучателю, который через дихроичное плоское зеркало оптически сопряжен с объективом формирования излучения, отличающийся тем, что объектив формирования излучения выполнен зеркально-линзовым, причем он содержит последовательно установленные на оптической оси линзу-зеркало, параболическое вогнутое зеркало, первый кольцевой концентрический плоский зеркальный контротражатель, нанесенный на вторую плоскую оптическую поверхность линзы-зеркала, между параболическим вогнутым зеркалом и первым кольцевыми концентрическим плоским зеркальным контротражателем перпендикулярно оптической оси зеркально-линзового объектива формирования излучения установлена плоскопараллельная пластина с первым концентрическим отверстием, в котором установлен первый согласующий линзовый компонент, на первую вогнутую оптическую поверхность которого нанесено дихроичное зеркальное покрытие, на ее вторую оптическую поверхность нанесен второй кольцевой концентрический плоский зеркальный контротражатель, в центральной нерабочей части линзы-зеркала выполнено второе концентрическое отверстие, в котором установлен второй согласующий линзовый компонент, в параболическом вогнутом зеркале в его нерабочей центральной части выполнено третье концентрическое отверстие, в котором установлен третий согласующий линзовый компонент, сфокусированный на первый импульсный лазерный полупроводниковый излучатель, между которыми установлено первое дихроичное плоское зеркало, оптически сопрягающее третий согласующий линзовый компонент со вторым импульсным лазерным полупроводниковым излучателем, третий согласующий линзовый компонент оптически сопряжен через второй кольцевой концентрический плоский зеркальный контротражатель с параболическим вогнутым зеркалом, дихроичное покрытие первого согласующего линзового компонента оптически сопрягает первый кольцевой концентрический плоский зеркальный контротражатель со вторым согласующим линзовым компонентом, сфокусированным на третий импульсный лазерный полупроводниковый излучатель, между которыми установлено второе дихроичное плоское зеркало, оптически сопрягающее второй согласующий линзовый компонент с четвертым импульсным лазерным полупроводниковым излучателем, первый согласующий линзовый компонент сфокусирован на пятый импульсный лазерный полупроводниковый излучатель, при этом первый, второй, третий, четвертый и пятый импульсные лазерные полупроводниковые излучатели подключены соответственно к первому, второму, третьему, четвертому и пятому блокам накачки.
Решение данной задачи достигается за счет ввода в ИЛО дополнительных ИЛПИ, что позволяет работать на длинах волн 0,53; 0,85; 1,55; 4,5 и 10,3 мкм и охватить весь диапазон изменения внешних условий.
Блок-схема предлагаемой полезной модели представлена на чертеже фиг. 1. В состав многоканального ИЛО входит зеркально-линзовый объектив формирования излучения 1. Он содержит последовательно установленные на оптической оси линзу-зеркало 2, параболическое вогнутое зеркало 3, первый кольцевой концентрический плоский зеркальный контротражатель 4, нанесенный на вторую плоскую оптическую поверхность 5 линзы-зеркала 2. Между параболическим вогнутым зеркалом 3 и первым кольцевым концентрическим плоским зеркальным контротражателем 4 перпендикулярно оптической оси зеркально-линзового объектива формирования излучения 1 установлена плоскопараллельная пластина 6 с первым концентрическим отверстием 7. В нем установлен первый согласующий линзовый компонент 8. На его первую вогнутую сферическую оптическую поверхность нанесено дихроичное зеркальное покрытие 9. На вторую оптическую поверхность плоскопараллельной пластины 6 нанесен второй кольцевой концентрический плоский зеркальный контротражатель 10. В центральной нерабочей части линзы-зеркала 2 выполнено второе концентрическое отверстие 11. В нем установлен второй согласующий линзовый компонент 12. В параболическом вогнутом зеркале 3 в его нерабочей центральной части выполнено третье концентрическое отверстие 13, в котором установлен третий согласующий линзовый компонент 14. Он сфокусирован на первый ИЛПИ 15, подключенный к первому блоку накачки 16. Между третьим согласующим линзовым компонентом 14 и первым ИЛПИ 15 установлено первое дихроичное плоское зеркало 17, оптически сопрягающее третий согласующий линзовый компонент 14 со вторым ИЛПИ 18, подключенным к блоку накачки 19. Третий согласующий линзовый компонент 14 оптически сопряжен через второй кольцевой концентрический плоский зеркальный контротражатель 10 с параболическим вогнутым зеркалом 3. Дихроичное зеркальное покрытие 9 первого согласующего линзового компонента 8 оптически сопрягает первый кольцевой концентрический плоский зеркальный контротражатель 4 со вторым согласующим линзовым компонентом 12, сфокусированным на третий ИЛПИ 20, подключенный к третьему блоку накачки 21, между которыми установлено второе дихроичное плоское зеркало 22, оптически сопрягающее второй согласующий линзовый компонент 12 с четвертым ИЛПИ 23, подключенным к четвертому блоку накачки 24. Первый согласующий линзовый компонент 8 сфокусирован на пятый ИЛПИ 25, подключенный к пятому блоку накачки 26.
Первый ИЛПИ 15 излучает на длине волны 10,3 мкм, второй ИЛПИ 18 - на длине волны 4,5 мкм, третий ИЛПИ 20 - на длине волны 1,55 мкм, четвертый ИЛПИ 23 - на длине волны 0,85 мкм, пятый ИЛПИ 25 - на длине волны 0,53 мкм. Второй кольцевой концентрический плоский зеркальный контротражатель 10 отражает на длинах волн 10,3 мкм и 4,5 мкм и пропускает на длинах волн 0,53 мкм, 0,85 мкм, 1,55 мкм. Дихроичное зеркальное покрытие 9 отражает на длинах волн 0,85 мкм и 1,55 мкм и пропускает на длине волны 0,53 мкм. Первое дихроичное плоское зеркало 17 пропускает на длине волны 10,3 мкм и отражает на длине волны 4,5 мкм. Второе дихроичное плоское зеркало 22 пропускает на длине волны 1,55 мкм и отражает на длине волны 0,85 мкм.
Устройство работает следующим образом. При функционировании в наземных условиях и при нормальной прозрачности атмосферы четвертый блок накачки 24 подает импульсы тока накачки на четвертый ИЛПИ 23. Он генерирует соответствующие импульсы излучения на длине волны 0,85 мкм. Они отражаются от второго дихроичного плоского зеркала 22, проходят через второй согласующий линзовый компонент 12, последовательно отражаются от дихроичного зеркального покрытия 9, первого кольцевого плоского зеркального контротражателя 4, параболического вогнутого зеркала 3 и проходят через линзу-зеркало 2. Все эти оптические элементы коллимируют излучение четвертого ИЛПИ 23 и направляют его на объект наблюдения, создавая на нем пятно подсвета.
При функционировании в наземных условиях при пониженной прозрачности атмосферы (дымка, туман, дождь, снегопад и др.) третий блок накачки 21 подает импульсы тока накачки на третий ИЛПИ 20. Он генерирует импульсы излучения на длине волны 1,55 мкм. Они проходят через второе дихроичное плоское зеркало 22, второй согласующий линзовый компонент 12, последовательно отражаются от дихроичного зеркального покрытия 9, первого кольцевого плоского зеркального контротражателя 4, параболического вогнутого зеркала 3 и проходят через линзу-зеркало 2. Все эти оптические элементы коллимируют излучение третьего ИЛПИ 20 и направляют его на объект наблюдения, создавая на нем пятно подсвета.
При функционировании в наземных условиях над водной поверхностью при пониженной прозрачности атмосферы, связанной с повышенной влажностью, сильным надводный туманом, тропическими ливнями и др.) второй блок накачки 19 создает импульсы тока, которые подаются на второй ИЛПИ 18. Он генерирует соответствующие импульсы излучения на длине волны 4,5 мкм. Они отражаются от первого дихроичного плоского зеркала 17, проходят через третий согласующий линзовый компонент 14, последовательно отражаются от второго концентрического плоского зеркального отражателя 10, параболического вогнутого зеркала 3 и проходят через линзу-зеркало 2. Все эти оптические элементы коллимируют излучение второго ИЛПИ 18 и направляют его на объект наблюдения, создавая на нем пятно подсвета.
При функционировании в наземных условиях при пониженной прозрачности атмосферы, связанной с наличием сильных рассеивающих и поглощающих сред - дыма, пыльной и песчаной бури и др.) первый блок накачки 16 создает импульсы тока накачки, которые подаются на первый ИЛПИ 15. Он генерирует импульсы излучения на длине волны 10,3 мкм. Они проходят через первое дихроичное плоское зеркало 17, последовательно отражаются от второго концентрического кольцевого плоского зеркального контротражателя 10, параболического вогнутого зеркала 3 и проходят через линзу-зеркало 2. Все эти оптические элементы коллимируют излучение первого ИЛПИ 15 и направляют его на объект наблюдения, создавая на нем пятно подсвета.
При работе под водой пятый блок накачки 26 создает импульсы тока накачки, подаваемые на пятый ИЛПИ 25. Он генерирует соответствующие импульсы излучения на длине волны 0,53 мкм, которые проходят через первый согласующий линзовый компонент 8, последовательно отражаются от первого концентрического кольцевого плоского зеркального контротражателя 4, параболического вогнутого зеркала 3 и проходят через линзу-зеркало 2. Все эти оптические элементы коллимируют излучение пятого ИЛПИ 25 и направляют его на объект наблюдения, создавая на нем пятно подсвета.
Все указанные с первого по пятый ИЛПИ могут работать одновременно или попеременно в любой комбинации в зависимости от условий наблюдения и характера приемной аппаратуры. Например, прибор ночного видения на основе электронно-оптического преобразователя с фотокатодом, работающим в области спектра 0,4-0,9 мкм, Телевизионной (ТВ) камеры на основе матрицы кремниевого ПЗС, работающей в области спектра 0,4-1,1 мкм, ТВ камеры на основе матричного фотодетектора, работающего в области спектра 0,8-1,7 мкм, тепловизионного прибора (ТВП), работающего в области спектра 3-5 мкм и ТВП, работающего в области спектра 8-12 мкм.
В настоящее время разработана принципиальная оптико-электронная схема устройства и выполнено его макетирование.
Таким образом, за счет ввода в ИЛО дополнительных ИЛПИ, обеспечивается работа на длинах волн 0,53; 0,85; 1,55; 4,5 и 10,3 мкм, и решается задача работы в широком диапазоне внешних условий.