Способ защиты приемника оптического излучения

Изобретение относится к области защиты оптико-электронных средств (ОЭС) от мощных излучений.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ защиты оптико-электронных средств (см., например, Ю.Г. Якушенков, В.Н. Луканцев, М.П. Колосов и др. Методы борьбы с помехами в оптико-электронных приборах. - М.: Радио и связь, 1981, стр. 168-172), основанный на приеме оптического сигнала ОЭС, измерении величины его мощности, сравнении ее значения с пороговым, перекрытии всего оптического потока на входе ОЭС при превышении мощности оптического сигнала порогового значения. Недостатком способа является временное перекрытие всего входного потока оптического излучения, что делает невозможные его частичную обработку (получение информации на время перекрытия).

Техническим результатом, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, является сохранение функциональных возможностей ОЭС при приеме мощных оптических сигналов.

Технический результат достигается тем, что в известном способе защиты приемника оптического излучения, основанном на приеме входного оптического потока матричным фотоприемным устройством (МФПУ), измеряют величину i_i выходного сигнала каждого i-го чувствительного элемента (ЧЭ) МФПУ, где - номер ЧЭ МФПУ, N - количество ЧЭ в МФПУ, и сравнивают ее значение с пороговым i_П, закрывают при превышении величины i_j выходного сигнала j-ого ЧЭ МФПУ порогового значения i_П j-ую часть входного оптического потока, где - номер ЧЭ МФПУ, выходной сигнал которого превысил пороговое значение, и номер части входного оптического потока, падающего на этот ЧЭ МФПУ, периодически открывают j-ую часть входного оптического потока и измеряют величину i_j выходного сигнала j-го ЧЭ МФПУ, при i_j≥i_П закрывают j-ую часть входного оптического потока, при i_j<i_П оставляют j-ую часть входного оптического потока открытой.

Сущность предлагаемого способа заключается в следующем. Защита ОЭС с матричным фотоприемником осуществляется перекрытием части входного оптического потока наиболее критичного с точки зрения энергетической стойкости функционирования его ЧЭ. Тем самым частично сохраняют функциональные возможности МФПУ по обработке принимаемых оптических сигналов.

На фигуре 1 изображена схема, поясняющая способ (где приняты следующие обозначения: 1 - этап функционирование МФПУ перед защитой от мощного оптического излучения, 2 - этап функционирование МФПУ с защитой от мощного оптического излучения, 3 - матрица пластин с изменяемым коэффициентом пропускания оптического излучения, 4 - МФПУ, 5 - оптический сигнал на поверхности МФПУ (в виде изображения), 6 - канал (шина) управления, 7 - пластины матрицы с уменьшенным коэффициентом пропускания, 8 - ЧЭ МФПУ с перекрытым оптическим сигналом). На фигуре 1 исключены элементы формирующей оптики, не несущие смысловой нагрузки для раскрытия сущности изобретения. Одна пластина матрицы с изменяемым коэффициентом пропускания оптического излучения матрицы 3 по своим размерам способна перекрывать только один ЧЭ МФПУ 4. На этапе функционирования МФПУ перед защитой от мощного оптического излучения 1 оптический сигнал в виде изображения 5 проходит через матрицу пластин с изменяемым коэффициентом пропускания 3 и фокусируется на МФПУ 4. При этом оптический сигнал 5 по интенсивности неравномерно распределен на поверхности МФПУ 4 (на фигуре 1 - наиболее темный участок соответствует набольшей интенсивности). Соответственно, превышение энергии оптического сигнала определенного порогового значения на ЧЭ МФПУ может привести к выводу их строя или всей матрицы в целом (см., например, А.В. Леньшин. Бортовые системы и комплексы радиоэлектронного подавления. - Воронеж: Издательско-полиграфический центр «Научная книга», 2014, стр. 339, 387). Поэтому на этапе функционирования МФПУ с защитой от мощного оптического излучения 2 осуществляется перекрытие части входного оптического потока. Для этого измеряют величину выходного сигнала (тока) каждого ЧЭ МФПУ и сравнивают ее значение с пороговым. В случае превышения выходного сигнала ЧЭ порогового значения осуществляют уменьшение коэффициента пропускания соответствующей по пространственному расположению пластины матрицы 3. Например, на фигуре 1 превышение порогового значения выходным сигналом произошло в ЧЭ, падающий оптический поток на которых имеет наибольшую интенсивность, обозначенную темным цветом 5. Факт превышения порогового значения фиксируют, преобразуют в управляющие сигналы для матрицы 3 и перекрывают по управляющему каналу 6 часть оптического потока 5 на ЧЭ 8 путем уменьшения коэффициента пропускания соответствующих по пространственному расположению пластин 7 матрицы 3. При этом для оценки времени существования мощного оптического сигнала на «защищенных» ЧЭ периодически осуществляют «просветление» пластин 7.

На фигуре 2 представлены зависимости интенсивности оптического потока 10 на одном ЧЭ МФПУ 4 и коэффициента пропускания оптического излучения соответствующей пластины 9 матрицы 3 от времени, поясняющие временной порядок действий предлагаемого способа (где: I - интенсивность оптического потока на поверхности ЧЭ; Τ - коэффициент пропуская пластины с изменяемым коэффициентом пропускания; t - время, I_П - пороговое значение интенсивности оптического потока на поверхности ЧЭ, при котором возможен срыв его функционирования; t_У - момент времени превышения I значения I_П и начала уменьшения Т; t_к1, t_к2, t_к3, t_к4, - моменты времени «просветления» (увеличения T) пластины с изменяемым коэффициентом пропускания). До момента времени t_У коэффициент Τ максимален, оптический поток не превышает I_П и полностью падает на ЧЭ. В момент времени t_У происходит превышение оптическим потоком I_П, что приводит к превышению выходного сигнала ЧЭ порогового значения. В момент времени t_У уменьшают Τ пластины с изменяемым коэффициентом пропускания оптического потока и защищают ЧЭ от мощного излучения. Периодически в моменты времени «просветления» t_к1, t_к2, t_к3, t_к4 увеличивают Τ пластины с изменяемым коэффициентом пропускания и контролируют выходной сигнал ЧЭ. При превышении (t_к1, t_к2, t_к3) выходного сигнала ЧЭ порогового значения уменьшают Τ пластины с изменяемым коэффициентом пропускания, при непревышении (t_к4) выходного сигнала ЧЭ порогового значения увеличивают Τ пластины с изменяемым коэффициентом пропускания оптического излучения до максимального значения.

На фигуре 3 изображена блок-схема устройства, реализующего способ. Блок-схема включает: элемент матрицы с управляемым коэффициентом пропускания оптического излучения 11, фотоприемник МФПУ 12, пороговое устройство 13, контролер с исполнительными радиоэлементами 14.

Устройство работает следующим образом. Фотоприемник МФПУ 12 принимает оптический сигнал. Пороговое устройство 13 измеряет величину выходного сигнала фотоприемника МФПУ 12 и сравнивает ее значение с пороговым. В случае превышения выходным сигналом порогового значения пороговое устройство 13 вырабатывает сигнал и передает в контролер с исполнительными радиоэлементами 14. Контролер с исполнительными радиоэлементами 14 передает управляющий сигнал на элемент матрицы с управляемым коэффициентом пропускания оптического излучения 11. Элемент матрицы с управляемым коэффициентом пропускания оптического излучения 11 перекрывает оптический поток, падающий на фотоприемник МФПУ 12. Контролер с исполнительными радиоэлементами 14 также формирует периодичность просветления элемента матрицы с управляемым коэффициентом пропускания оптического излучения 11.

Таким образом, у заявляемого способа за счет перекрытия части падающего оптического потока на МФПУ появляются свойства, заключающиеся в возможности функционирования МФПУ в условиях облучения его фоточувствительной поверхности критически мощным сигналом. Тем самым, предлагаемый способ устраняет недостатки прототипа.

Предлагаемое техническое решение является новым, поскольку из общедоступных сведений неизвестен способ защиты приемника оптического излучения, основанный на приеме входного оптического потока МФПУ, измерении величины i_i выходного сигнала каждого i-го ЧЭ МФПУ, где - номер ЧЭ МФПУ, N - количество ЧЭ в МФПУ, и сравнении ее значения с пороговым i_П, закрытии при превышении величины i_j выходного сигнала j-ого ЧЭ МФПУ порогового значения i_П j-ой части входного оптического потока, где - номер ЧЭ МФПУ, выходной сигнал которого превысил пороговое значение, и номер части входного оптического потока, падающего на этот ЧЭ МФПУ, периодическом открытии j-ой части входного оптического потока и измерении величины i_j выходного сигнала j-го ЧЭ МФПУ, закрытии при i_j>i_П j-ой части входного оптического потока, оставлении при i_j<i_П j-ой части входного оптического потока открытой.

Предлагаемое техническое решение практически применимо, так как для его реализации могут быть использованы типовые электронные узлы и оптические элементы. Например, в качестве материала для матрицы пластин с изменяемых коэффициентом пропускания оптического излучения могут использоваться керамические соединения, изменяющие поляризационные свойства под действием подаваемого напряжения (см., например, Ю.Г. Якушенков, В.Н. Луканцев, М.П. Колосов и др. Методы борьбы с помехами в оптико-электронных приборах. - М.: Радио и связь, 1981, стр. 171-172).