Высокоэффективный фотокатод для систем наблюдения и определения расстояния

Laser Focus World- 1996 .- 32, № 5 .- P. 17, 18.

Высокоэффективный фотокатод для систем наблюдения и определения расстояния

Фирма Inteva (США) разработала высокоэффективный фотокатод с переносом электронов, ставший основным компонентом новой системы наблюдения и определения расстояний с лазерной подсветкой LIVAR (Laser Illuminated viewing and ranging system), недавно продемонстрированной фирмой. При квантовой эффективности нового фотокатода около 15% в диапазоне длин волн 1,0-1,6 мкм фотодетектор InGaAs будет иметь чувствительность на несколько порядков выше, чем при обычном фотокатоде Si. Действующая на волне 1,5 мкм активная лазерная система формирования изображений LIVAR, в которой используется новый фотокатод, имеется ряд преимуществ перед предшествовавшими аналогичными системами. Излучаемая этими системами мощность, (а следовательно, и дальность действий) ограничивалась условиями безвредности излучения для глаз человека. Кроме того, при более коротких длинах волн, на которых они работали, излучение сильнее поглощалось туманом и дымом в атмосфере.

Обычные телевизионные камеры диапазона видимого света с наибольшей эффективностью при дневном и комнатном освещении дают зашумленные, трудно различимые изображения в условиях низкой освещенности наблюдаемой сцены. И хотя усилители яркости изображения дают возможность использовать эти камеры при низких освещенностях (до создаваемой лунным светом), изображения получаются искаженными шумами. В инфракрасном диапазоне детекторы реагируют на разность температур или тепловое излучение объектов, но получаемые изображения позволяют различать только крупные объекты и не пригодны для положительной идентификации людей и мелких предметов.

В системе LIVAR проблема безопасности излучения для глаз человека сведена к минимуму благодаря использованию лазерного излучения с длиной волны 1,5 мкм, а влияние рассеяния излучения туманом и дымом ослаблено стробированием сигналов детектора и синхронизации его с лазерными импульсами. Кроме уменьшения ослабления излучения, стробирование приемника дает возможность пользователю выбирать сцены для наблюдения на определенном расстоянии.

В качестве источника излучения в системе LIVAR используется Nd: YAG лазер Bif Sky (фирмы Bozeman, США), накачивающий оптический параметрический генератор импульсов с энергией 25 мДж и длиной волны 1,57 мкм. Частота повторения импульсов 30 Гц, длительность импульса 10 нс. Лазерные импульсы облучают сцену, а отраженное излучение собирается объективом приемника диаметром 250 мм с фокусным расстоянием 1800 мм и направляется на детектор. Матрица приборов с зарядовой связью выдает видеосигнал, который преобразуется к формату RS 170 с накоплением кадров и дополнением знаков от знакогенератора перед выводом кадра на телевизионный монитор или видеомагнитофон. В разработке электронной части системы LIVAR с фирмой Intevac сотрудничает фирма Kaiser Electronic (США). При ясной погоде дальность действия системы достигает 3250 м с частотой обновления изображения 30 Гц. При легком тумане дальность действия может сократиться до 1000 м. В другой системе, аналогичной LIVAR, фирма использует эрбиево-стеклянный лазер с энергией в импульсе 6 мДж вместо Nd: YAG лазера. Дальность действия этой системы при ясной погоде равно 800 м. Частота повторения лазерных импульсов равно только 6 Гц. Преимуществами этой системы являются меньшие размеры, электропитание от батарей и более низкая стоимость.

Изображения, формируемые обеими системами, аналогичны изображениям, наблюдаемым невооруженным глазом человека. Они достаточно точно воспроизводят лица людей для их положительной идентификации и позволяют различать номерные знаки автомобилей и опознавательные надписи судов или самолетов. Так как система LIVAR формирует видеоизображения целей с высокой четкостью независимо от внешней освещенности или тепловых свойств объектов, фирма ожидает, что она заинтересует правоохранительные органы и военные службы наблюдения и разведки. К возможным гражданским применениям относятся наблюдение и поиск, спасательные операции, противопожарная защита, управление посадкой и аэродромным движением коммерческих самолетов.