A óptica de laser consiste em componentes óticos de precisão utilizados para transmitir, refletir, focar, dividir, moldar e controlar a radiação laser em sistemas de defesa. Estes componentes óticos incluem lentes, espelhos, divisores de feixe, filtros, prismas, janelas, polarizadores, placas de onda e expansores de feixe.
Esta categoria apresenta fornecedores de ótica laser militar para aplicações de alvejamento, designação, telemetria, deteção, imagem, contramedidas e energia direcionada.
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Soluções de óptica de precisão e fotônica para sistemas de imagem, sensoriamento e mira na área de defesa
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A óptica de laser consiste em componentes óticos concebidos para transmitir, refletir, focar, dividir, moldar ou controlar de outra forma a radiação laser. Em comparação com a ótica destinada principalmente à imagiologia de banda larga, estes componentes são normalmente otimizados para comprimentos de onda, estados de polarização, geometrias de feixe e níveis de potência ótica específicos do laser, sendo que a seleção de materiais, a qualidade da superfície, o desempenho da frente de onda e os revestimentos da ótica laser influenciam, todos eles, a eficácia com que o sistema preserva e controla o feixe.
Ótica de laser da Torrent Photonics
Num sistema de laser completo, a luz proveniente da fonte pode passar por componentes óticos de colimação, modelagem, filtragem, divisão, orientação e focagem antes de atingir um alvo, um detetor ou outro subsistema ótico. A ótica de laser militar é utilizada em sistemas de alvo, designação, telemetria, deteção, imagem, contramedidas e energia direcionada, onde pode ser necessário manter um alinhamento preciso e um desempenho ótico estável, apesar da vibração, das variações de temperatura, da contaminação e de outras tensões operacionais.
Em aplicações de maior potência, os componentes óticos podem também ser expostos a potências de pico ou de onda contínua substanciais, tornando o Limiar de Danos Induzidos por Laser (LIDT) uma especificação importante para superfícies e revestimentos óticos.
Uma lente de focagem de laser concentra um feixe num ponto mais pequeno a uma distância de trabalho definida, permitindo que a energia ótica seja transmitida com maior precisão espacial. A óptica de focagem é, por conseguinte, utilizada sempre que é necessária uma elevada irradiação, um posicionamento preciso do ponto ou um acoplamento eficiente a um detetor ou a outro componente ótico, incluindo em sistemas de telemetria a laser, designação, deteção e transmissão de feixes de alta potência.
As lentes colimadoras de laser reduzem a divergência do feixe, convertendo a luz em expansão num feixe mais próximo do paralelo, ajudando a manter um diâmetro de feixe controlado ao longo da distância. Isto é importante nos casos em que um laser tem de se propagar através de um sistema de mira ou de deteção, entrar noutro conjunto ótico com uma geometria definida ou manter dimensões previsíveis do feixe ao longo de um percurso ótico prolongado.
Os expansores de feixe alteram o diâmetro e a divergência de um feixe de laser utilizando combinações de ótica refrativa ou refletora, permitindo que a geometria do feixe seja adaptada aos requisitos do sistema mais vasto. O aumento do diâmetro do feixe pode reduzir a divergência e diminuir a intensidade ótica nos componentes a jusante, enquanto a redução do feixe pode ser utilizada para adaptar o feixe a aberturas, detetores, scanners ou outros elementos óticos.
Espelhos, prismas, scanners e outros elementos óticos são utilizados para redirecionar feixes de laser ao longo de percursos controlados e para pontos definidos dentro de um sistema ótico. Em aplicações militares, estes componentes suportam funções como o apontamento, o rastreio, o controlo da linha de visão, a varredura e o alinhamento entre transmissores de laser, recetores e canais eletro-ópticos.
Um divisor de feixe de laser divide a luz incidente em trajetórias separadas de transmissão e reflexão, enquanto um combinador de feixe une dois ou mais feixes ou canais espectrais numa trajetória ótica partilhada. Estas funções são utilizadas em arquiteturas de transmissão-recepção, sistemas de múltiplos comprimentos de onda, conjuntos de mira, sistemas interferométricos e disposições de sensores integrados, onde é necessário separar ou combinar múltiplos canais óticos.
Os filtros óticos controlam quais os comprimentos de onda que são transmitidos através de um trem ótico ou que podem atingir um detetor, ajudando a isolar a região espectral relevante para o sistema. Os filtros de linha de laser e de banda estreita podem aumentar a seletividade em torno de um comprimento de onda de laser especificado, ao mesmo tempo que suprimem a radiação de fundo indesejada ou a luz proveniente de outras fontes, melhorando a separação do sinal ótico pretendido.
Polarizadores, placas de onda e divisores de feixe sensíveis à polarização controlam a orientação e o estado de polarização no interior dos sistemas laser, permitindo que o feixe seja adaptado aos componentes óticos a jusante ou aos requisitos de processamento. A gestão da polarização pode ser particularmente importante na combinação de feixes, no isolamento ótico, na deteção, na interferometria e em sistemas cujos revestimentos ou outros componentes respondem de forma diferente a diferentes estados de polarização.
As janelas óticas e os filtros podem proteger as fontes de laser internas, os detetores e a ótica de precisão contra o pó, a humidade, a abrasão e outras formas de exposição ambiental, mantendo simultaneamente a transmissão ótica necessária. Dependendo do seu design, a ótica de proteção também pode proporcionar uma filtragem seletiva em termos de comprimento de onda ou reduzir a quantidade de radiação indesejada que atinge os componentes sensíveis.
Diferentes componentes óticos para laser desempenham funções distintas nos sistemas de geração, transmissão, orientação, deteção e proteção do feixe, sendo que o componente adequado depende do comprimento de onda necessário, das características do feixe e da arquitetura ótica global.
| Tipo de Ótica de Laser | Função Principal | Cobertura típica de comprimento de onda | Aplicações típicas na área da defesa |
| Lentes de laser | Focalizar, colimar ou remodelar feixes de laser | Do ultravioleta (UV) ao infravermelho, dependendo do material e do revestimento | Telémetros, designadores, sensores e sistemas de condução de feixes |
| Espelhos de laser | Refletem e redirecionam feixes de laser ao longo de trajetórias óticas definidas | Específicos para um determinado comprimento de onda ou de banda larga | Orientação de feixes, sistemas de energia direcionada e equipamento de mira |
| Divisores de feixe | Dividem a luz incidente ou combinam trajetórias óticas separadas | UV, visível e infravermelho | Sistemas de transmissão-recepção e integração de sensores |
| Prismas óticos | Redirecionam, dispersam ou manipulam de outra forma os feixes de laser | Dependente do material | Roteamento de feixes, ótica de direcionamento e conjuntos óticos compactos |
| Janelas óticas | Protegem os sistemas óticos internos, permitindo simultaneamente a transmissão dos comprimentos de onda necessários | Desde o UV até ao infravermelho de onda longa | Aberturas, sensores e transmissores de laser |
| Filtros de laser | Selecione os comprimentos de onda desejados ou suprime o conteúdo espectral indesejado | Específicos para cada aplicação | Receptores de laser, sistemas de imagem e equipamento de contramedidas |
| Polarizadores e placas de onda | Controlem a orientação e o estado de polarização | Específicos para comprimentos de onda | Combinação de feixes, deteção e interferometria |
| Expansores de feixe | Modificam o diâmetro e a divergência do feixe | Específico para laser | Designação, medição de distâncias e sistemas de energia direcionada |
| Elementos óticos difrativos | Moldam, dividem ou redistribuem feixes de laser | Normalmente específico do comprimento de onda | Modelagem do feixe, iluminação estruturada e deteção |
Os materiais para ótica de laser são selecionados de acordo com fatores como a transmissão espectral, as propriedades de refração, o comportamento térmico, a durabilidade mecânica, a facilidade de fabrico e a resistência a danos induzidos pelo laser. Uma vez que estas características interagem com os revestimentos, a potência ótica e a geometria dos componentes, a seleção do material deve ser considerada como parte integrante do projeto ótico completo, e não de forma isolada.
A escolha final do material deve, por conseguinte, ser avaliada em conjunto com o sistema de revestimento, a potência ótica, a geometria dos componentes, o ambiente térmico e outras condições de funcionamento.
Os telémetros a laser, os designadores a laser e os sistemas de controlo de fogo dependem de óticas alinhadas com precisão para transmitir e receber energia laser ao longo de linhas de visão controladas. As suas cadeias óticas podem incluir lentes de focagem, colimadores, divisores de feixe, filtros, espelhos e janelas de proteção, enquanto o alinhamento com os sensores de imagem associados ajuda a manter a precisão de apontamento e a geometria ótica necessárias para a medição de distâncias e a designação.
A ótica de laser de alta energia controla e transporta feixes de alta potência desde a fonte de laser até ao alvo, procurando preservar a qualidade do feixe necessária ao longo de todo o percurso ótico. Estes sistemas podem utilizar espelhos de elevada refletividade, expansores de feixe, ótica adaptativa, combinadores de feixe e ótica de elevado LIDT, concebidos para tolerar cargas óticas elevadas, limitando simultaneamente a absorção, a distorção da frente de onda e as alterações no feixe induzidas termicamente.
A ótica de laser suporta a iluminação ativa, a imagem com porta de laser, a deteção e medição de distâncias por luz (LiDAR), os sistemas de varredura e os recetores de laser, controlando tanto a iluminação emitida como os sinais óticos recebidos. Os componentes podem moldar os feixes transmitidos, separar os canais de transmissão e receção, filtrar a luz devolvida e focar a energia laser refletida nos detetores, enquanto a integração com sensores infravermelhos e eletro-ópticos permite que a imagem, a medição de distâncias e outras funções de deteção funcionem no âmbito de uma arquitetura ótica coordenada.
Os desenvolvimentos em revestimentos, materiais, fabrico e controlo ótico estão a ampliar o desempenho e as opções de integração disponíveis para os sistemas laser militares, particularmente nos casos em que é necessário satisfazer requisitos de potência mais elevados ou de dimensões e qualidade do feixe mais rigorosos.
Em conjunto, estes desenvolvimentos estão a permitir sistemas laser militares mais compactos, de maior potência e com um controlo mais preciso, ao mesmo tempo que colocam maior ênfase na estabilidade térmica, na qualidade da frente de onda, no desempenho do revestimento e na robustez ambiental em todo o conjunto ótico.
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