材料不均导致击穿、材料的介电常数发生变化、强光饱和失真等损伤,当激光能量瞬间增大时,还可能使光学系统产生磨砂效应而失效。
2.3 对光学系统的损伤原理
当照射到的激光功率或能量足够大时,设备的光学表面就会产生裂纹、气泡、熔化等现象,使光学系统的功能失效,设备不能够正常工作或对激光威胁信号进行侦测。检测表明,300W/cm2的激光照射0.1s,就能使光学玻璃表面熔化,并产生龟裂,最后出现磨砂效应,致使其透明度大大下降,直至系统失效。
3 影响激光致盲效果因素分析
3.1 激光束散角对激光能量影响
由于激光发散角的影响,目标上所感应的激光功率与测量距离有关:ALθdb
式中,b为传感器半径,d为传感器中心与光束能量中心的距离,θ为激光远场光束角,L为光程,QL为达到L处的激光能量。
3.2 大气对激光能量的影响
当考虑大气对激光传输的影响,则大气传输率:
并且假定在光束路径和光谱区域内的大气消光系数密度函数αd(ω,l)为常数,(6)式可以写成更普遍的比尔定律形式:
式中,α是大气消光系数,ω是波长积分变量,λ1是有用的最短波长,λ2是有用的最长波长,L代表激光发射器和目标之间的距离,在特定波长,α=μ。实际上,激光信号在时间和空间上的变动主要是受到大气扰动的影响,其产生的热导致起伏散射不同的根本原因在于激光波长相对大气气溶胶的粒子尺寸的不同。当然,大气消光系数也是随着其和气压的变化而变动。在外场检测中,大气对激光传输的影响主要是分子对特定激光谱线的吸收和散射,以及水蒸气连续区和气溶胶的吸收和散射。
4 检测方法研究
强激光信号模拟器用于激光侦察告警装备告警能力的检测。如何在激光功率低于人眼安全阈值达到检测目的,如何在激光功率高于人眼和探测器安全阈值时保证检测人员和装备的安全,是我们需要着重解决的问题。
检测中为了确保人员及设备安全,合理利用条件,考虑影响激光束传输的主要因素,针对激光致盲原理和检测需求分析,可采取能量变化测试:
通常情况下,激光信号发生器的输出能量是固定不变的。在检测中,可用采用加装衰减片改变信号源输出能量的方法对激光能量进行精确测量,以确定对人眼或设备安全的能量阈值和距离范围。加装衰减片后激光输出能量为:
式中,Q0为未加衰减片时输出激光能量。
首先加装最大衰减率的衰减片使激光输出能量为最小,然后逐渐减小衰减率,使能量增大,探测能量接近或达到人眼和探测器毁坏阈值,此时的衰减率即为安全系数,衰减片为临界衰减片。
5 结束语
致盲激光在检测中对人员和设备具有较大危险性。以上分析了影响目标上辐照度的因素,并且对强激光致盲武器的安全系数、临界能量阈值等参数的测量作了分析与研究,为实现安全检测鉴定提供了依据。也可以为强激光武器在其他方面的应用提供参考。