Honeywell Aerospace HGuide i700
Wolf Advanced Technology
Trillium Gimbals
Czołowi światowi dostawcy

Optyczne rozdzielacze wiązki

Optyczne rozdzielacze wiązki to precyzyjne elementy optyczne, które rozdzielają, łączą lub przekierowują światło między ścieżkami transmisji a odbicia w systemach obrazowania i systemach laserowych stosowanych w sektorze obronnym. Znajdują one zastosowanie w czujnikach elektrooptycznych, celownikach broni, systemach namierzania, dalmierzach laserowych, sprzęcie do nadzoru oraz kamerach wielospektralnych.

Na tej stronie przedstawiono producentów optycznych rozdzielaczy wiązki oferujących konstrukcje płytkowe, sześcienne, z membraną, dichroiczne, polaryzacyjne, niepolaryzacyjne, szerokopasmowe oraz dostosowane do linii laserowych.

Przeczytaj Przegląd technologii

Dostawcy optycznych rozdzielaczy wiązki

Torrent Photonics
Torrent Photonics

Precyzyjne rozwiązania optyczne i fotoniczne dla systemów obrazowania, wykrywania i namierzania w sektorze obronnym

Zaprezentuj swoje możliwości

Jeśli projektujesz, budujesz lub dostarczasz Optyczne rozdzielacze wiązki, Załóż profil, aby zaprezentować swoje możliwości i nawiązać kontakt z osobami, które aktywnie poszukują Twoich rozwiązań.

Utwórz profil dostawcy

Przegląd optycznych rozdzielaczy wiązki stosowanych w taktycznych systemach obrazowania i systemach laserowych

William Mackenzie

Aktualizacja:

Wprowadzenie do optycznych rozdzielaczy wiązki

Optyczne rozdzielacze wiązki rozdzielają, łączą lub zmieniają kierunek światła w układzie optycznym poprzez kontrolowanie proporcji padającego światła, które jest przepuszczane i odbijane. Na ich działanie wpływają takie czynniki, jak materiał podłoża, konstrukcja powłoki, kąt padania, długość fali oraz polaryzacja, co pozwala rozdzielaczowi wiązki rozdzielać energię optyczną pomiędzy różne czujniki, kanały obserwacyjne lub ścieżki lasera.

W systemach obronnych precyzyjne optyczne rozdzielacze wiązki znajdują zastosowanie w czujnikach elektrooptycznych/podczerwonych (EO/IR), celownikach broni, systemach namierzania, dalmierzach laserowych, sprzęcie obserwacyjnym, kamerach wielospektralnych oraz innych zespołach optycznych. Konstrukcje obejmują zarówno kompaktowe rozdzielacze w postaci płytek i sześcianów, jak i konfiguracje selektywne pod względem długości fali oraz polaryzacyjne, zoptymalizowane do pracy w zakresie promieniowania ultrafioletowego (UV), widzialnego, bliskiej podczerwieni (NIR), krótkofalowej podczerwieni (SWIR), podczerwieni o średniej długości fali (MWIR) lub podczerwieni o długiej długości fali (LWIR).

Podstawowe funkcje optycznych rozdzielaczy wiązki w systemach obronnych

Rozdzielanie wiązki na wiele ścieżek optycznych

Rozdzielacz wiązki może rozdzielić padające światło na oddzielne ścieżki przepuszczane i odbijane, umożliwiając wykorzystanie tego samego sygnału optycznego wejściowego przez wiele detektorów lub podsystemów. Wymagany stosunek odbicia do przepuszczania może być zrównoważony lub celowo nierówny, w zależności od ilości mocy optycznej potrzebnej dla każdego kanału.

Rozdzielacze wiązki firmy Torrent Photonics

Rozdzielacze wiązki firmy Torrent Photonics

Łączenie kanałów optycznych

Rozdzielacze wiązki mogą być również wykorzystywane w odwrotnym kierunku do łączenia światła z oddzielnych ścieżek optycznych w jedną wspólną ścieżkę. Jest to przydatne w sytuacjach, gdy kanały obrazowania, celowania, wyświetlania lub laserowe muszą współdzielić część tego samego układu optycznego, zachowując jednocześnie kontrolowane właściwości spektralne lub polaryzacyjne.

Kierowanie światła do czujników obrazujących

Rozdzielacz wiązki przeznaczony do obrazowania może kierować części padającego światła w stronę różnych matryc w płaszczyźnie ogniskowej, kamer lub detektorów. W systemach EO/IR umożliwia to wielu czujnikom odbieranie światła ze wspólnej apertury wejściowej lub wyrównanej ścieżki optycznej, przy czym czujniki te mogą pracować w różnych długościach fal lub pełnić różne funkcje obrazowania.

Rozdzielanie pasm spektralnych

Dichroiczny rozdzielacz wiązki wykorzystuje powłoki selektywne pod względem długości fali, aby odbijać określone obszary spektralne, przepuszczając jednocześnie inne. Dzięki temu wielospektralne rozdzielacze wiązki mogą rozdzielać pasma widzialne, NIR, SWIR, MWIR lub inne na dedykowane kanały czujników bez konieczności stosowania całkowicie niezależnej optyki wejściowej. Precyzyjne przejście między pasmami odbijanymi a przepuszczanymi zależy od konstrukcji powłoki, kąta padania oraz polaryzacji.

Rozdzielanie stanów polaryzacji

Polarizacyjny rozdzielacz wiązki dzieli światło zgodnie z polaryzacją, zazwyczaj rozdzielając ortogonalne stany polaryzacji na wiązki przepuszczane i odbijane. Polarizacyjne rozdzielacze wiązki typu kostki stosuje się tam, gdzie kontrola polaryzacji ma istotne znaczenie w systemach laserowych, pomiarach optycznych, obrazowaniu lub innych funkcjach wrażliwych na polaryzację.

Pobieranie próbek wiązek laserowych do monitorowania i sterowania

Rozdzielacz wiązki laserowej może przekierować kontrolowaną część wiązki laserowej do detektora monitorującego, jednocześnie przepuszczając większość mocy optycznej do ścieżki głównej. Umożliwia to diagnostykę wiązki, monitorowanie mocy, wyrównywanie, sterowanie sprzężeniem zwrotnym oraz inne funkcje bez wyłączania głównej wiązki z eksploatacji.

Główne typy optycznych rozdzielaczy wiązki

Optyczne rozdzielacze wiązki są dostępne w kilku konfiguracjach, z których każda jest dostosowana do różnych wymagań dotyczących długości fali, obudowy, polaryzacji oraz obrazowania.

Typ Budowa Zasada rozdzielania Zachowanie w zależności od długości fali Typowe zastosowania w sektorze obronnym
Płytkowy rozdzielacz wiązki Płaska płytka optyczna z powłoką Częściowe odbicie i przepuszczanie Jednopasmowe lub szerokopasmowe Obrazowanie, celowniki, systemy laserowe
Kostkowy rozdzielacz wiązki Dwa pryzmaty z wewnętrzną powierzchnią rozdzielającą wiązkę Odbicie wewnętrzne i przepuszczanie Szerokopasmowe lub o określonej długości fali Kompaktowe zespoły optyczno-elektroniczne, optyka laserowa
Rozdzielacz wiązki typu pellicle Bardzo cienka membrana optyczna Częściowe odbicie od cienkiej warstwy Typowe długości fal widzialnych lub wybrane długości fal laserowych Interferometria, wyrównywanie, obrazowanie z minimalnymi efektami ghostingu
Dichroiczny rozdzielacz wiązki Płytka lub podłoże z powłoką Odbicie i przepuszczalność spektralna Silna selektywność długości fali Czujniki wielospektralne oraz czujniki EO/IR
Polarizacyjny rozdzielacz wiązki Płytka lub sześcian z powłoką selektywną pod względem polaryzacji Rozdzielenie polaryzacji Zoptymalizowane pod kątem pasma i polaryzacji Systemy laserowe i czujniki wrażliwe na polaryzację
Niepolarizujący rozdzielacz wiązki Płytka lub kostka z powłoką Podobny podział dla polaryzacji ortogonalnych Szerokopasmowe lub liniowe Obrażanie i oprzyrządowanie laserowe
Szerokopasmowy rozdzielacz wiązki Element optyczny z powłoką wielowarstwową Częściowe odbicie w szerokim paśmie spektralnym Szeroki zakres działania Wszechstronne systemy obrazowania i czujnikowe
Rozdzielacz wiązki linii laserowej Powłoka zoptymalizowana pod kątem wąskiej długości fali Kontrolowane odbicie w określonej linii lasera Wąskopasmowe Pomiar odległości, wskazywanie celów oraz pomiary laserowe

Materiały optyczne do rozdzielaczy wiązki

Podłoże determinuje użyteczny zakres spektralny, zachowanie termiczne, właściwości mechaniczne oraz kompatybilność rozdzielacza wiązki z jego powłoką optyczną.

  • N-BK7 i szkło optyczne typu crown: Materiały te znajdują szerokie zastosowanie w optyce rozdzielaczy wiązek w zakresie światła widzialnego i bliskiej podczerwieni, gdzie wymagana jest dobra jednorodność optyczna oraz przewidywalne właściwości refrakcyjne.
  • Krzemionka topiona: Rozdzielacz wiązki wykonany z krzemionki topionej charakteryzuje się szerokim pasmem przepuszczalności, dobrą stabilnością termiczną oraz przydatnością w zakresie promieniowania UV, światła widzialnego, bliskiej podczerwieni (NIR) oraz niektórych części widma SWIR, w zależności od klasy materiału i konstrukcji optycznej.
  • Materiały optyczne na podczerwień: W rozdzielaczach wiązki na podczerwień (IR) przeznaczonych do systemów SWIR, MWIR lub LWIR mogą być stosowane takie materiały, jak fluorek wapnia, selenek cynku, german lub inne podłoża przepuszczające promieniowanie podczerwone, dobrane pod kątem wymaganego pasma spektralnego.

Wybór materiału musi być dostosowany do długości fali, zakresu temperatur, mocy optycznej, wymagań dotyczących powłok oraz warunków środowiskowych przewidywanych podczas eksploatacji.

Dichroiczne rozdzielacze wiązki firmy Torrent Photonics

Separatory harmoniczne – dichroiczne rozdzielacze wiązki firmy Torrent Photonics

Zastosowania rozdzielaczy wiązki w sektorze wojskowym i obronnym

Systemy laserowe

Wojskowe rozdzielacze wiązki laserowej znajdują zastosowanie w dalmierzach, wskaźnikach celowniczych, systemach monitorowania wiązki, zespołach wyrównujących oraz w architekturach laserów dużej mocy. Rozdzielacze wiązki o dużej mocy wymagają odpowiednich projektów powłok, niskiej absorpcji optycznej, odpowiednich materiałów podłoża oraz wystarczającej odporności na uszkodzenia wywołane działaniem lasera przy danej długości fali i poziomie mocy.

Systemy obrazowania i systemy elektrooptyczne

Elektrooptyczne rozdzielacze wiązki znajdują zastosowanie w obrazowaniu z wykorzystaniem wspólnej apertury, zespołach wielokamerowych, czujnikach obserwacyjnych, celownikach broni oraz systemach rozpoznawczych. Rozdzielacz wiązki w celowniku broni lub rozdzielacz wiązki w czujniku może rozdzielać światło pochodzące z tej samej sceny między ścieżkę obserwacyjną, detektor obrazowy, ścieżkę wyświetlania lub czujnik pomocniczy, zachowując jednocześnie wymagane wyrównanie między kanałami.

Systemy celownicze, dalmierzowe i laserowego oznaczania celów

Rozdzielacze wiązki do celowania umożliwiają współdzielenie wyrównanych ścieżek optycznych przez kanały obrazowania i kanały laserowe. Rozdzielacze wiązki w dalmierzu laserowym i wskaźniku laserowym mogą rozdzielać lub łączyć ścieżki nadawcze i odbiorcze, kierować część wiązki w stronę elektroniki monitorującej lub zapewniać wyrównanie między kanałami laserowymi a kanałami obrazowania.

Systemy wielospektralne i podczerwone

Wielospektralne rozdzielacze wiązki oddzielają różne zakresy długości fal dla dedykowanych detektorów, pomagając systemom EO/IR łączyć wykrywanie w zakresie światła widzialnego i podczerwieni w ramach jednego zespołu optycznego. Rozdzielacze wiązki SWIR, MWIR i LWIR muszą wykorzystywać materiały podłoża oraz powłoki kompatybilne z docelowym pasmem podczerwieni.

Porównanie z powiązanymi komponentami

Kilka elementów optycznych pełni funkcje pokrywające się z działaniem rozdzielaczy wiązki, jednak ich podstawowe przeznaczenie jest inne.

  • Lustra dichroiczne: Odbijają przede wszystkim wybrane długości fal, przepuszczając pozostałe, i mogą pełnić funkcję selektywnych podziałników wiązki pod względem długości fali, gdy wykorzystywane są zarówno ścieżki odbite, jak i przepuszczone.
  • Filtry optyczne: Kontrolują przepuszczalność spektralną, a nie tworzą celowo dwóch użytecznych ścieżek optycznych.
  • Pryzmaty: zmieniają kierunek, rozpraszają lub manipulują światłem poprzez załamanie i odbicie wewnętrzne, choć pryzmaty mogą stanowić część zespołów rozdzielaczy wiązki typu sześciennego.
  • Polaryzatory: Wybierają lub modyfikują polaryzację bez konieczności tworzenia oddzielnych kanałów przepuszczanych i odbijanych.
  • Łączniki wiązek: Łączą dwa sygnały optyczne wejściowe w jedną wspólną ścieżkę i mogą wykorzystywać powłoki rozdzielaczy wiązek, gdy wymagany jest wzajemny podział i łączenie wiązek.

Wybór odpowiedniego elementu zależy od tego, czy system wymaga podziału wiązki, selekcji długości fali, kontroli polaryzacji, zmiany kierunku lub łączenia optycznego.

Najnowsze osiągnięcia w dziedzinie technologii optycznych rozdzielaczy wiązki

  • Szerszy zakres działania w paśmie wielospektralnym: Zaawansowane konstrukcje powłok umożliwiają bardziej złożoną separację długości fal w paśmie widzialnym i podczerwonym.
  • Większa wytrzymałość na moc lasera: Udoskonalenia w zakresie materiałów powłokowych, doboru podłoży, jakości powierzchni oraz zarządzania temperaturą pozwalają na zwiększenie poziomów mocy optycznej, z którymi mogą sobie poradzić odpowiednie rozdzielacze wiązek.
  • Kompaktowe systemy ze wspólną aperturą: Mniejsze, precyzyjne rozdzielacze wiązki umożliwiają tworzenie ściśle zintegrowanych zespołów wieloczujnikowych i celowniczych.
  • Ulepszona kontrola polaryzacji: Bardziej precyzyjnie kontrolowane właściwości odbicia, transmisji i ekstynkcji poprawiają wydajność systemów optycznych wrażliwych na polaryzację.

Postępy te umożliwiają tworzenie mniejszych, bardziej zintegrowanych zespołów optycznych przy jednoczesnym zachowaniu parametrów spektralnych, polaryzacyjnych, obrazowania oraz odporności na warunki środowiskowe wymaganych przez nowoczesne czujniki obronne i systemy laserowe.