[發明專利]一種可見光-近紅外-中紅外波段激光防護窗口及設計方法

有效

• 申請號: 201710694594.4
• 申請日: 2017-08-15
• 公開（公告）號: CN107300782B
• 公開（公告）日: 2019-10-18
• 發明（設計）人: 姜玉剛;劉華松;陳丹;王利栓;劉丹丹;姜承慧;季一勤
• 申請（專利權）人: 天津津航技術物理研究所
• 主分類號: G02B27/10
• 分類號: G02B27/10;G02B1/115;G02B27/00
• 代理公司: 中國兵器工業集團公司專利中心 11011
• 代理人: 祁恒

本發明屬于光學薄膜技術領域，具體涉及一種可見光?近紅外?中紅外波段激光防護窗口及設計方法。本發明通過采用基底和線性激光防護薄膜相結合的方法，選擇具有一定波段吸收的基底，在吸收基底一側設計三波段分光薄膜，另一側設計雙波段減反射薄膜，實現多波段衛星激光防護窗口的設計。本發明對于不同工作波段、不同防護激光波段的線性激光防護窗口的設計具有普適性，實現衛星工作波段的高透過和強激光武器波段的低透過，從而實現衛星的正常工作和強激光武器攻擊的防護。

技術領域

本發明屬于光學薄膜技術領域，具體涉及一種可見光-近紅外-中紅外波段激光防護窗口及設計方法。

背景技術

隨著空間軍事化和商業化的迅猛發展，空間已成為維護國家安全和利益所必須關注和占據的戰略“制高點”。由于衛星自身的脆弱性以及反衛星武器的出現，現代戰爭對衛星的依賴性越高，衛星反而越容易成為戰爭的薄弱環節。目前，機載激光(ABL)、地基激光(GBL)和天基激光(SBL)是反衛星的主要激光武器，要想實現摧毀衛星，激光功率需要達到兆瓦級。目前，能用于攻擊衛星的激光武器主要有1.315μm的氧化碘(COIL)激光器、2.7μm的氟化氫(HF)激光器以及3.8μm的氟化氘(DF)激光器三種。對衛星而言，常用的工作波段主要有0.5μm～0.8μm可見光/近紅外CCD相機、1.55μm的激光通信等。因此，迫切需要研制具有在衛星工作波段有高透過率和激光武器波長處有較低的透過率的激光防護窗口，實現衛星反激光武器的防護。因此，對于可見光-近紅外-中紅外波段的激光防護窗口的研究已成為目前衛星防護研究的重要課題。

美國20世紀90年代開展了地基反衛星激光武器的研究工作。1997年10月，美國陸軍在新墨西哥州白沙導彈靶場采用高能激光系統試驗設施(功率為2.2MW的氟化氘化學激光器，中心波長為3.8μm，試驗中未全功率運行，有資料表明：當時的光功率為200W，激光束徑2m，)進行了首次公開的激光反衛星試驗，目的是驗證激光在緊急時刻擊落衛星的能力。從10月8日～23日，美國陸軍分別利用高功率和低功率激光器向一顆美國空軍正在軌道上運行的即將報廢的氣象衛星MSTI-3(運行在425km高空、飛行速度達26800km/h)發射了6次激光，其中3次使425km高的MSTI-3衛星光學傳感器飽和，并收到從衛星上返回的數據。這次試驗是研制反衛星武器的一個重要的里程碑，也是歷史上第一次公開地用高功率激光器攻擊衛星。

對于衛星激光防護膜，國內外已進行過相關研究。美國陸軍納蒂克研究中心研制一種組合式層狀結構防護鏡，其利用多層介質膜對特定波長激光的反射衰減達到激光防護效果。據報道可防護532nm、694nm和1064nm三種激光，光密度為4，可見光透過率達73％，其主要缺點是玻璃箔易損。目前國內報道在有色濾光片上用真空電子束蒸鍍制備高反射膜膜系為Sub/(HL)^11H2L/空氣，最外層加鍍了SiO₂半波覆蓋層)，高反射膜的損傷閾值為15.3J/cm²，對某一波段具有高反射性，而對其他波段則有高透射性，具有抗化學浸蝕性；用濺射法制備了Sub/(HL)^P H2L/空氣(P＝9～15)防護膜，對1.06和1.315μm波長范圍內的激光高反射，對可見光則高透過。

綜上所述，目前對于衛星激光防護薄膜研究主要集中在可見光-近紅外波段，不能完全覆蓋目前常用的高功率激光武器輸出波長所在的近紅外-中紅外波段，對于可見光-近紅外-中紅外波段激光防護窗口的設計還未見報道。因此，本發明提出一種可見光-近紅外-中紅外波段激光防護窗口及設計方法，實現可見光-近紅外-中紅外波段激光防護窗口的制備，對于衛星平臺防護激光武器具有重要的作用。

發明內容

(一)要解決的技術問題

本發明提出一種可見光-近紅外-中紅外波段激光防護窗口及設計方法，以解決如何在實現衛星的正常工作的前提下，保護衛星避免受到強激光武器攻擊的技術問題。

(二)技術方案