Для измерения пространственного распределения энергии лазерного оружия разработана голографическая многоразовая мишень.

Дэвид Робертс совместно с корпорацией OptiGrate разработал оптическую мишень, позволяющую фиксировать распределение энергии при поражении цели лазерным лучом.

Технологии использования лазерной энергии для того, чтобы поразить цель на расстоянии, разрабатываются в течение многих лет. Сегодня системы оружия направленной энергии превращаются в угрозу, которую уже нельзя игнорировать (как, например, в этом случае — «Лазер включен»).

Высокоэнергетические лазеры (один из видов оружия направленной энергии) теоретически могут быть достаточно мощными, чтобы уничтожить беспилотный аппарат-разведчик, крылатую ракету или артиллерийский снаряд. Лазерные установки могут базироваться на земле, либо быть установленными на самолет, чтобы поразить удаленную цель со скоростью света.

В процессе разработки лазерного оружия его необходимо испытывать на полигоне, чтобы оценить процесс воздействия на цель и оптимизировать его энергетические характеристики. Для этого необходимо измерить распределение энергии лазерного пучка по мишени с большой точностью, а также с высоким пространственным и временным разрешением.

Исследователи из научно-исследовательского института Georgia Tech (GTRI) разработали систему одновременного измерения мощности и пространственного распределения энергии лазера, которая представляет собой многоразовую мишень из особого вида стекла. В конечном итоге такая система должна ускорить развитие лазерного оружия, упрощая его тестирование и моделирование наносимого ущерба.

«Энергия лазера сосредоточена в небольшом пятне на поверхности цели — всего пару дюймов в диаметре — но интенсивности излучения достаточно, чтобы расплавить сталь», — говорит Дэвид Робертс (David Roberts), старший научный сотрудник GTRI. — «Наша цель — разработать метод определения, сколько ватт поглощает эта область и как распределение энергии меняется во времени, чтобы оптимизировать лазеры».

Совместно с корпорацией OptiGrate исследователи из GTRI разработали и изготовили мишень, которая может выдержать излучение высокоэнергетического лазера, не меняя свои свойства и лишь незначительно влияя на лазерный луч. В качестве материала мишени было выбрано фото-термо-рефрактивное стекло — натрий-цинк-алюминий-силикатное стекло, легированное ионами серебра, церия и фтора.

Такое стекло является одновременно и прозрачным, и светочувствительным, подобно объемной фотопленке. В его толще можно записывать голограммы или другие оптические структуры и исследовать их.

Ученые выявили оптимальные оптические характеристики стекла, позволяющие ему противостоять лазерному излучению без потери свойств и разрушения. OptiGrate потребовалось изготовить новую форму для производства стеклянных мишеней 10х10 см — в 4 раза больше, чем когда либо выпускаемые корпорацией.

Во время испытаний стеклянный квадрат помещается между целью и лазером, и характер лазерного пятна на мишени фиксируется с помощью удаленной камеры. Затем изображение анализируется и составляется контурная карта, демонстрирующая удельную мощность излучения (ватт на квадратный дюйм) на каждом участке поверхности, подвергшейся воздействию лазерного пучка.

«Мы также можем выявить зависимость мощности от времени без какого-либо дополнительного оборудования», — отмечает Робертс. — «Раньше для оценки полной энергии требовался калориметр в форме шара, по нагреву поверхности которого можно было судить о подводимой энергии. Теперь мы можем выполнять измерения в любой точке внутри пятна с частотой более 100 раз в секунду».

Исследователи успешно продемонстрировали работу системы с 50-киловаттным волоконным лазером и измерили удельную мощность излучения, которая составила около 10 кВт/см2. Стеклянный квадрат при этом остался неповрежденным.

Робертс утверждает, что размеры мишени можно увеличить.

По пресс-релизу GTRI