Laseroptiken sind präzise optische Komponenten, die zur Übertragung, Reflexion, Fokussierung, Aufspaltung, Formung und Steuerung von Laserstrahlung in Verteidigungssystemen eingesetzt werden. Zu diesen Optiken zählen Linsen, Spiegel, Strahlteiler, Filter, Prismen, Fenster, Polarisatoren, Wellenplatten und Strahlaufweiter.
In dieser Kategorie werden Anbieter von militärischer Laseroptik für Anwendungen in den Bereichen Zielerfassung, Zielmarkierung, Entfernungsmessung, Sensorik, Bildgebung, Gegenmaßnahmen und gerichtete Energie vorgestellt.
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Präzisionsoptik- und Photonik-Lösungen für Bildgebungs-, Sensor- und Zielerfassungssysteme im Verteidigungsbereich
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Laseroptiken sind optische Komponenten, die dazu dienen, Laserstrahlung zu übertragen, zu reflektieren, zu fokussieren, zu teilen, zu formen oder auf andere Weise zu steuern. Im Vergleich zu optischen Komponenten, die in erster Linie für die Breitbandbildgebung bestimmt sind, sind sie in der Regel für definierte Laserwellenlängen, Polarisationszustände, Strahlgeometrien und optische Leistungspegel optimiert, wobei Materialauswahl, Oberflächenqualität, Wellenfrontleistung und Beschichtungen der Laseroptik Einfluss darauf haben, wie effektiv das System den Strahl bewahrt und steuert.
Laseroptik von Torrent Photonics
Innerhalb eines kompletten Lasersystems durchläuft das Licht der Quelle möglicherweise kollimierende, formgebende, filternde, teilende, lenkende und fokussierende Optiken, bevor es ein Ziel, einen Detektor oder ein anderes optisches Teilsystem erreicht. Militärische Laseroptiken kommen in Zielerfassungs-, Zielmarkierungs-, Entfernungsmess-, Sensor-, Bildgebungs-, Gegenmaßnahmen- und Richtenergiesystemen zum Einsatz, wo sie trotz Vibrationen, Temperaturschwankungen, Verunreinigungen und anderer betrieblicher Belastungen eine präzise Ausrichtung und stabile optische Leistung aufrechterhalten müssen.
Bei Anwendungen mit höherer Leistung kann die Optik zudem erheblichen Spitzen- oder Dauerstrichleistungen ausgesetzt sein, wodurch die laserinduzierte Schadensschwelle (LIDT) zu einer wichtigen Spezifikation für optische Oberflächen und Beschichtungen wird.
Eine Laserfokussierlinse bündelt einen Strahl in einem definierten Arbeitsabstand zu einem kleineren Punkt, wodurch optische Energie mit größerer räumlicher Präzision übertragen werden kann. Fokussieroptiken kommen daher überall dort zum Einsatz, wo eine hohe Bestrahlungsstärke, eine genaue Spotplatzierung oder eine effiziente Kopplung in einen Detektor oder eine andere optische Komponente erforderlich ist, darunter in Laser-Entfernungsmess-, Zielmarkierungs-, Sensor- und Hochleistungs-Strahlführungssystemen.
Laserkollimatorlinsen reduzieren die Strahldivergenz, indem sie sich ausbreitendes Licht in einen nahezu parallelen Strahl umwandeln, wodurch ein kontrollierter Strahldurchmesser über die Entfernung hinweg aufrechterhalten wird. Dies ist wichtig, wenn ein Laserstrahl ein Ziel- oder Sensorsystem durchlaufen muss, in eine andere optische Baugruppe mit definierter Geometrie eintreten soll oder vorhersehbare Strahldimensionen entlang eines ausgedehnten Strahlengangs beibehalten werden müssen.
Strahlaufweiter verändern den Durchmesser und die Divergenz eines Laserstrahls mithilfe von Kombinationen aus brechender oder reflektierender Optik, wodurch die Strahlgeometrie an die Anforderungen des übergeordneten Systems angepasst werden kann. Eine Vergrößerung des Strahldurchmessers kann die Divergenz verringern und die optische Intensität auf nachgeschalteten Komponenten reduzieren, während eine Strahlverkleinerung dazu dienen kann, den Strahl an Blenden, Detektoren, Scanner oder andere optische Elemente anzupassen.
Spiegel, Prismen, Scanner und andere optische Elemente werden eingesetzt, um Laserstrahlen entlang kontrollierter Pfade und auf definierte Punkte innerhalb eines optischen Systems umzulenken. In militärischen Anwendungen unterstützen diese Komponenten Funktionen wie das Ausrichten, die Verfolgung, die Steuerung der Sichtlinie, das Abtasten sowie die Ausrichtung zwischen Lasersendern, -empfängern und elektrooptischen Kanälen.
Ein Laserstrahlteiler teilt einfallendes Licht in separate Durchlass- und Reflexionswege auf, während ein Strahlkombinator zwei oder mehr Strahlen oder Spektralkanäle zu einem gemeinsamen optischen Weg zusammenführt. Diese Funktionen kommen in Sende-Empfangs-Architekturen, Mehrwellenlängensystemen, Zielerfassungsbaugruppen, interferometrischen Systemen und integrierten Sensoranordnungen zum Einsatz, bei denen mehrere optische Kanäle getrennt oder kombiniert werden müssen.
Optische Filter steuern, welche Wellenlängen durch einen optischen Strahlengang hindurchgelassen werden oder einen Detektor erreichen dürfen, und tragen so dazu bei, den für das System relevanten Spektralbereich zu isolieren. Laserlinien- und Schmalbandfilter können die Selektivität um eine bestimmte Laserwellenlänge herum erhöhen und gleichzeitig unerwünschte Hintergrundstrahlung oder Licht aus anderen Quellen unterdrücken, wodurch die Trennung des gewünschten optischen Signals verbessert wird.
Polarisatoren, Wellenplatten und polarisationsempfindliche Strahlteiler steuern die Ausrichtung und den Polarisationszustand innerhalb von Lasersystemen, wodurch der Strahl an nachgeschaltete optische Komponenten oder Verarbeitungsanforderungen angepasst werden kann. Das Polarisationsmanagement kann insbesondere bei der Strahlkombinierung, der optischen Isolation, der Sensorik, der Interferometrie sowie in Systemen von Bedeutung sein, deren Beschichtungen oder andere Komponenten unterschiedlich auf verschiedene Polarisationszustände reagieren.
Optische Fenster und Filter können interne Laserquellen, Detektoren und Präzisionsoptiken vor Staub, Feuchtigkeit, Abrieb und anderen Umwelteinflüssen schützen und gleichzeitig die erforderliche optische Durchlässigkeit gewährleisten. Je nach Bauweise können Schutzoptiken zudem eine wellenlängenselektive Filterung bieten oder die Menge unerwünschter Strahlung reduzieren, die empfindliche Komponenten erreicht.
Verschiedene Laseroptiken erfüllen unterschiedliche Funktionen innerhalb von Systemen zur Strahlerzeugung, -führung, -lenkung, -abtastung und zum Schutz, wobei die geeignete Komponente von der erforderlichen Wellenlänge, den Strahleigenschaften und der gesamten optischen Architektur abhängt.
| Typ der Laseroptik | Hauptfunktion | Typischer Wellenlängenbereich | Typische Anwendungen im Verteidigungsbereich |
| Laserlinsen | Fokussierung, Kollimation oder Umformung von Laserstrahlen | Ultraviolett (UV) bis Infrarot, je nach Material und Beschichtung | Entfernungsmesser, Zielmarkierer, Sensoren und Strahlführungssysteme |
| Laserspiegel | Reflektieren und Umlenken von Laserstrahlen entlang definierter optischer Pfade | Welllängenspezifisch oder breitbandig | Strahlsteuerung, gerichtete Energiesysteme und Zielgeräte |
| Strahlteiler | Teilen einfallendes Licht auf oder führen separate optische Pfade zusammen | UV, sichtbares Licht und Infrarot | Sende-Empfangs-Systeme und Sensorintegration |
| Optische Prismen | Laserstrahlen umlenken, streuen oder anderweitig manipulieren | Materialabhängig | Strahlführung, Zieloptik und kompakte optische Baugruppen |
| Optische Fenster | Schützen interne optische Systeme und lassen gleichzeitig die erforderlichen Wellenlängen durch | UV bis hin zum langwelligen Infrarot | Öffnungen, Sensoren und Lasersender |
| Laserfilter | Wählen Sie die gewünschten Wellenlängen aus oder unterdrücken Sie unerwünschte Spektralanteile | Anwendungsspezifisch | Laserempfänger, Bildgebungssysteme und Gegenmaßnahmenausrüstung |
| Polarisatoren und Wellenplatten | Steuerung der Ausrichtung und des Polarisationszustands | Wellenlängenspezifisch | Strahlkombinierung, Detektion und Interferometrie |
| Strahlaufweiter | Änderung von Strahldurchmesser und Divergenz | Laserspezifisch | Bezeichnung, Entfernungsmessung und gerichtete Energiesysteme |
| Diffraktive optische Elemente | Laserstrahlen formen, aufteilen oder umverteilen | In der Regel wellenlängenspezifisch | Strahlformung, strukturierte Beleuchtung und Sensorik |
Die Auswahl von Materialien für die Laseroptik erfolgt anhand von Faktoren wie spektraler Transmission, Brechungseigenschaften, thermischem Verhalten, mechanischer Beständigkeit, Herstellbarkeit und Beständigkeit gegen laserinduzierte Schäden. Da diese Eigenschaften mit Beschichtungen, der optischen Leistung und der Geometrie der Komponenten zusammenwirken, muss die Materialauswahl als Teil des gesamten optischen Designs und nicht isoliert betrachtet werden.
Die endgültige Materialauswahl sollte daher unter Berücksichtigung des Beschichtungssystems, der optischen Leistung, der Bauteilgeometrie, der thermischen Umgebung und anderer Betriebsbedingungen bewertet werden.
Laser-Entfernungsmesser, Laser-Zielmarkierer und Feuerleitsysteme sind auf präzise ausgerichtete Optik angewiesen, um Laserenergie entlang kontrollierter Sichtlinien zu senden und zu empfangen. Ihre optischen Ketten können Fokussierlinsen, Kollimatoren, Strahlteiler, Filter, Spiegel und Schutzscheiben umfassen, während die Ausrichtung auf die zugehörigen Bildsensoren dazu beiträgt, die für die Entfernungsmessung und Zielmarkierung erforderliche Richtgenauigkeit und optische Geometrie aufrechtzuerhalten.
Hochenergie-Laseroptiken steuern und leiten Hochleistungsstrahlen von der Laserquelle zum Ziel und sind dabei bestrebt, die erforderliche Strahlqualität über den gesamten optischen Weg hinweg zu erhalten. Diese Systeme können hochreflektierende Spiegel, Strahlaufweiter, adaptive Optik, Strahlkombinatoren und Optik mit hoher LIDT verwenden, die so ausgelegt sind, dass sie einer erhöhten optischen Belastung standhalten und gleichzeitig Absorption, Wellenfrontverzerrung sowie thermisch bedingte Veränderungen des Strahls begrenzen.
Laseroptiken unterstützen die aktive Beleuchtung, die lasergesteuerte Bildgebung, die Lichtdetektion und Entfernungsmessung (LiDAR), Abtastsysteme sowie Laserempfänger, indem sie sowohl die ausgehende Beleuchtung als auch die zurückgesendeten optischen Signale steuern. Komponenten können ausgesendete Strahlen formen, Sende- und Empfangskanäle trennen, zurückgesendetes Licht filtern und reflektierte Laserenergie auf Detektoren fokussieren, während die Integration mit Infrarot- und elektrooptischen Sensoren es ermöglicht, dass Bildgebung, Entfernungsmessung und andere Sensorikfunktionen innerhalb einer koordinierten optischen Architektur betrieben werden können.
Entwicklungen in den Bereichen Beschichtungen, Werkstoffe, Fertigung und optische Steuerung erweitern die Leistungs- und Integrationsmöglichkeiten für militärische Lasersysteme, insbesondere dort, wo höhere Leistungsstufen oder strengere Anforderungen an Größe und Strahlqualität erfüllt werden müssen.
Zusammen ermöglichen diese Entwicklungen kompaktere, leistungsstärkere und präziser steuerbare militärische Lasersysteme, wobei gleichzeitig größerer Wert auf thermische Stabilität, Wellenfrontqualität, Beschichtungsleistung und Umweltrobustheit der gesamten optischen Baugruppe gelegt wird.
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