BREVET 3992628 - Système de contremesure pour le rayonnement laser - 1976

1. Système de contre-mesure efficace contre les désignateurs de cibles de faisceaux laser, comprenant:

une. un matériau d’absorption de résonance d’aérosol ayant des propriétés d’absorption et d’atténuation d’énergie laser;

b. des moyens pour déployer et interposer ledit matériau aérosol dans l’atmosphère sur un trajet entre la source de ladite énergie laser et une cible et entre l’énergie laser réfléchie provenant d’une cible et un dispositif de guidage de recherche d’énergie laser;

c. ledit matériau aérosol, lorsqu’il est déployé et interposé dans le trajet de l’énergie laser, réduit significativement l’énergie laser par absorption et atténuation du faisceau laser, ladite énergie laser étant absorbée par le matériau aérosol avec une redistribution ultérieure de l’énergie dans l’un quelconque des états de rotation et empêchant la ré-émission instantanée de l’énergie optique d’origine du laser;

ré. ledit matériau d’aérosol réduisant également l’intensité de toute énergie incidente réfléchie provenant de la cible suite à une seconde atténuation lorsque l’énergie réfléchie tente de passer une seconde fois à travers un milieu aérosol absorbant;

e. ledit matériau aérosol étant non toxique et ne fournissant aucune trace visible de celui-ci lorsqu’il est dispersé dans l’atmosphère dans les trajets du rayonnement laser.

2. Système selon la revendication 1, dans lequel ledit matériau aérosol est contenu dans et délivré à distance à un site stratégique pour être déployé et dispersé dans l’atmosphère dans ledit trajet laser par une cartouche de mortier détonant aérien.

3. Système selon la revendication 1, dans lequel ledit aérosol est un matériau à l’état de vapeur.

4. Système selon la revendication 1, dans lequel ledit aérosol est un matériau gazeux.

5. Système selon la revendication 1, dans lequel lesdits moyens pour déployer le matériau aérosol sont un générateur d’aérosol de type agricole à base de sol.

6. Système selon la revendication 1, dans lequel lesdits moyens pour déployer le matériau aérosol sont un aéronef.

7. Système selon la revendication 1, dans lequel ledit matériau d’absorption par résonance d’aérosol a également la capacité d’absorber un rayonnement laser de 1,06 micron.

8. Système selon la revendication 1, dans lequel ledit matériau absorbant la résonance d’aérosol est constitué d’approximativement en poids: 80% d’alcool isopropylique, 15% de butyl Cellosolve et 5% d’éthylène glycol.

9. Système selon la revendication 8, dans lequel chacun desdits pourcentages varie de 10 à 20% avec seulement des différences marginales dans l’effet d’absorption du laser.

10. Matériau aérosol absorbant la résonance de l’énergie laser non toxique, consistant en:

une. 80% en poids d’alcool isopropylique;

b. 15% en poids de butyl Cellosolve;

c. 5% en poids d’éthylèneglycol;

ré. ledit matériau aérosol lorsqu’il est dispersé dans l’atmosphère fournissant un milieu absorbant l’énergie laser sans fournir une trace visible de celui-ci.

11. Matériau d’aérosol absorbant les lasers selon la revendication 10, dans lequel chacun desdits pourcentages peut varier de 10 à 20% sans changer matériellement l’effet d’absorption laser de ceux-ci.

La présente invention concerne des contre-mesures et en particulier une contre-mesure efficace contre les désignateurs de cibles de faisceau laser. Un désignateur de cible de faisceau laser est un dispositif pour envoyer un faisceau laser à une cible afin d’attirer des armes de guidage laser. L’énergie laser est réfléchie par une cible et l’énergie laser réfléchie lorsqu’elle est détectée par une arme guidée par laser est utilisée pour se diriger vers la cible.

L’objectif de la technique de contre-mesure est d’introduire dans un trajet laser connu un matériau (gaz ou vapeur) ayant des propriétés absorbantes suffisantes pour réduire significativement l’énergie laser frappant la cible illuminée. En conséquence, l’énergie cible réfléchie est réduite en intensité et l’énergie diffusée en retour subira une seconde atténuation si elle passe une seconde fois à travers le volume de milieu absorbant. Des niveaux d’énergie laser réduits et des impulsions de faisceau laser masquées peuvent sérieusement dégrader les performances de la plupart des dispositifs de guidage à recherche d’énergie laser et des télémètres actuellement utilisés pour des missions tactiques. Actuellement, il n’existe aucun autre système connu qui pourrait accomplir cet exploit d’atténuation de faisceau laser dans le cadre de l’économie, de l’efficacité et de l’utilité que ce système fournit.

Résumé de l’invention

Le système de la présente invention consiste à interposer un matériau aérosol non toxique entre une source laser et une cible pour atténuer le faisceau laser sans fournir une trace visible du milieu absorbant.

D’autres objets, avantages et nouvelles caractéristiques de l’invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée suivante, considérée conjointement avec les dessins annexés.

DESCRIPTION BRÈVE DES DESSINS

FIG. La figure 1 illustre un mode de réalisation du système de contre-mesure de la présente invention dans lequel un écran d’aérosol est dispersé dans les cibles aériennes au-dessus du sol au moyen de générateurs d’aérosol à base de sol.

FIG. La figure 2 illustre d’autres modes de réalisation dans lesquels l’aérosol absorbant la résonance est dispersé par explosion des cartouches de mortier et par pulvérisation à partir d’aéronefs.

DESCRIPTION DU MODE DE REALISATION PREFERE

Le mécanisme physique qui distingue ce système d’atténuation laser de la simple diffusion par aérosol est parfois appelé absorption par résonance. Une espèce moléculaire, qu’il s’agisse d’un liquide ou d’une vapeur, a un spectre électronique, vibratoire ou rotationnel caractéristique du matériau.

Lors de l’illumination du liquide ou de la vapeur avec une énergie optique sur l’une des lignes d’émission caractéristiques, l’énergie incidente est absorbée par une redistribution ultérieure de l’énergie dans l’un des états de vibration ou de rotation. La réémission sur 4 π stéradians peut se produire, avec un dépeuplement des états vibrationnels, mais à une longueur d’onde plus grande que l’original. Ainsi, les qualités inélastiques de ce type de diffusion-absorption empêchent la ré-émission instantanée de l’énergie optique d’origine.

La diffusion régulière d’aérosols est caractérisée par une absorption et une ré-émission instantanée à la même longueur d’onde.

Les bombes fumigènes conventionnelles ou les brouillards d’aérosol, lorsqu’ils sont déployés de la même manière que dans le présent système, pourraient servir de mécanismes d’atténuation. Cependant, le rayonnement diffusé par les aérosols non absorbants pourrait rendre le faisceau plus détectable mais constituerait également une cible visible semblable à un nuage blanc ou à un nuage de fumée. Ce facteur peut être important lorsqu’il est nécessaire de garder sa position discrète ou cachée à un ennemi.

L’objectif d’utiliser une vapeur ou un gaz absorbant est de fournir un moyen plus efficace d’atténuer le faisceau laser sans fournir une trace visible du milieu absorbant. La vapeur ou le matériau utilisé pour cette application devrait également être non toxique.

Le déploiement de la vapeur absorbant le laser 10 est accompli en utilisant des munitions conventionnelles pour la distribution de gaz ou de fumée, pulvérisées à partir de l’aéronef 12, ou avec un générateur d’aérosol de type agricole 14, comme illustré sur les Fig. 1 et 2. Le type de moyen le mieux adapté pour la livraison à distance à des positions entourant un site stratégique 15 est la cartouche de mortier détonant aérien 16, actuellement utilisée pour la livraison d’écrans de fumée et de bombes antipersonnel comme représenté sur la FIG. 2. Le mode de livraison réel est basé sur la situation tactique. Une défense périmétrique utilisant la vapeur absorbante 10 présente un avantage particulier en ce sens que la connaissance de la position exacte de l’indicateur ennemi 18 n’est pas nécessaire. Une tactique de déploiement consisterait à avoir des générateurs d’aérosol au sol 14 situés à des intervalles le long d’un périmètre entourant un site protégé. Une ou plusieurs de ces sources peuvent être activées lorsqu’elles sont averties des opérations laser ennemies pour la protection des sites stratégiques contre les dispositifs de guidage à la recherche d’énergie laser 20 et les télémètres.

Une série d’expériences a été réalisée sur le comportement d’absorption de plusieurs espèces de produits chimiques à la longueur d’onde laser de 1,06 micron. Ces produits chimiques ont été sélectionnés pour être testés sur la base de données spectroscopiques infrarouges connues. Un produit chimique, bien que liquide à température ambiante, peut être vaporisé par simple atomisation ou chauffage. Le mécanisme d’absorption et les caractéristiques spectrales restent généralement inchangées pour les grandes grappes de molécules formant l’aérosol. Certains changements dans les largeurs de raies spectrales et les positions se produisent lors du passage de la phase liquide à la phase vapeur. Ainsi, la nécessité de réaliser une expérience en utilisant la largeur de raie étroite et la courte durée d’impulsion d’un laser à commutation Q de 1,06 micron.

Les résultats expérimentaux ont vérifié l’existence de plusieurs matériaux liquides non toxiques utilisables dans le système décrit ci-dessus. Cependant, l’un de ces matériaux, appelé 406B, a montré des performances supérieures. La composition et la proportion des constituants dans 406B peuvent varier de 10% à 20% de celle montrée avec une différence marginale dans le résultat. La composition de 406B est la suivante: ______________________________________ Alcool isopropylique 80% Butyl Cellosolve 15% Ethylène glycol 5% ______________________________________

L’expérience a vérifié l’existence de certains aérosols ou composés de vapeur ayant la capacité d’absorber un rayonnement laser de 1,06 micron. Ces matériaux sont

Alcool isopropylique, alcool méthylique, CuCl, Cu (N) 32, ainsi qu’un mélange spécial d’alcool isopropylique (80%), de butylcellosolve (15%) et d’éthylèneglycol (5%) et mélange désigné 406B.

Tous ces matériaux offrent une certaine absorption à la longueur d’onde de 1,06 micron. Cependant, le composé désigné 406B s’est avéré être le plus satisfaisant. Des tests d’étalonnage ont été effectués avant et après que chaque produit chimique ait été testé séparément.

Les résultats pour les quatre premiers produits chimiques nommés n’étaient pas concluants; c’est-à-dire, une petite perte, 12% ou moins, pourrait être mesurée mais il n’était pas certain quelle partie de ceci était attribuable à la diffusion. Le mélange spécial, 406B, a révélé une atténuation de faisceau incomparable. La transmission à travers un échantillon de vapeur a été calculée à partir de:

VS / R = rapport entre la tension de l’échantillon de crête et la tension de référence de crête

VND / R = rapport de la tension de crête d’un filtre de densité neutre à la tension de référence

TS = transmission de l’échantillon

TND = transmission du filtre de densité neutre.

Il a été déterminé que le mélange 406B avait une transmission moyenne de 23% ou une atténuation de 77%. Une partie de cette figure est sans doute le résultat de la diffusion du faisceau et le reste attribué à l’absorption. Un niveau de diffusion indéterminé mais faible était détectable. On pense que l’énergie incidente absorbée par le mélange 406B est utilisée pour élever l’état d’énergie des molécules contribuant à des transitions vibrationnelles-rotatives accrues qui sont en outre transmises par des collisions ou comme des transitions non radiatives.

De toute évidence, de nombreuses modifications et variantes de la présente invention sont possibles à la lumière des enseignements ci-dessus. Il doit donc être compris que, dans le cadre des revendications annexées, l’invention peut être mise en pratique autrement que de façon spécifique.