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Infravermelho de ondas curtas (SWIR) Auxílios de rastreamento e detecção de laser

Infravermelho de ondas curtas (SWIR) Auxílios de rastreamento e detecção de laser

À medida que a guerra se torna mais assimétrica, civis e outros não combatentes se tornam uma porcentagem maior das baixas, juntamente com danos materiais não intencionais.Os militares, é claro, esperam evitar esse tipo de baixas e destruição.Com tecnologias avançadas que permitem mais precisão de suas armas, eles também precisam de melhores recursos de apontar e mirar, enquanto permanecem ocultos.Também são necessárias tecnologias de direcionamento aprimoradas que permitem detecção e identificação em distâncias mais longas dos designadores.Por exemplo, os lasers são excelentes para apontar com precisão, mas é importante que outras pessoas também possam obter imagens ocultas da cena.

Para enfrentar esses desafios de direcionamento, os militares implantaram lasers que lhes permitem não apenas designar o alvo onde as munições devem atingir, mas usar esses mesmos lasers para medir a distância até o alvo, iluminar a área circundante ou apontar para outras pessoas algo de interesse.A visualização para onde os lasers estão apontando, o rastreamento de alvos em movimento e a minimização de danos colaterais exigem sistemas de imagem que vejam os lasers ativos usados ​​no campo.As câmeras de arseneto de gálio e índio (InGaAs) em temperatura ambiente oferecem aos usuários essa capacidade em condições diurnas ou noturnas.

A maioria das munições guiadas por laser são direcionadas por lasers com um comprimento de onda de 1,06 μm.Esses lasers são muito poderosos e podem ser usados ​​para apontar objetos a muitos quilômetros de distância.A distância é limitada em grande parte pela precisão com que o usuário pode ver o que está designando.Isso inclui o ponto do laser, o alvo e os objetos ao redor do alvo.Atualmente, a maioria dos sistemas usa uma matriz de detectores de antimoneto de índio (InSb) para obter imagens do local.Esses sistemas InSb são diluídos para permitir a resposta até o comprimento de onda do laser de 1,0 μm, que está muito abaixo da faixa normal de sensibilidade de pico do InSb (entre 3 e 5 μm).Essa faixa é usada para sua aplicação principal como um detector térmico infravermelho de onda média.

As câmeras InSb permitem que o laser infravermelho seja visto e fornecem consciência situacional em torno do ponto do laser devido às emissões térmicas da cena.A desvantagem desses sistemas é que o detector precisa de resfriamento significativo (até 77K) e sua sensibilidade a lasers de 1,06 μm é baixa, devido a 70% e operação em temperatura ambiente.Eles permitem a geração de imagens de pontos de laser a uma distância maior com um sistema muito mais leve.

Infravermelho de ondas curtas (SWIR) Auxílios de rastreamento e detecção de laser

FIGURA 1

Os lasers não são usados ​​apenas para guiar as munições até o alvo, mas também podem fornecer ao combatente informações sobre o alvo e seus arredores.Os telêmetros a laser permitem ao usuário determinar a distância até o alvo.Esses lasers agora usam um comprimento de onda aproximado de 1,5 μm.Esse comprimento de onda é considerado “seguro para os olhos” porque a energia não se concentra na retina do olho e a potência ótica necessária para cegar alguém atingido pelo laser é muito alta.Esses lasers são invisíveis para óculos de visão noturna (NVGs), bem como para os olhos, tornando-os adequadamente ocultos.A vantagem é que o alvo não sabe que está sendo marcado pelo laser;a desvantagem é que o guerreiro também tem dificuldade em saber se está mirando corretamente no alvo.Como o InGaAs também é muito sensível aos lasers seguros para os olhos, as câmeras InGaAs de imagem SWIR estão sendo implantadas para que os combatentes possam verificar se seu sistema de mira ainda está com a mira correta, mesmo que o sistema tenha sido danificado no campo.

O laser mais comum no campo de batalha é aquele acoplado ao rifle do soldado e normalmente usa um comprimento de onda em torno de 850 nm.Este apontador laser é usado por soldados para apontar alvos uns para os outros, bem como para ajudar a apontar seus rifles à noite quando estão usando NVGs.Esses lasers são invisíveis para os humanos, mas visíveis para os óculos.Os lasers de fuzil não são seguros para os olhos e são detectáveis ​​usando muitos outros tipos de tecnologias de detecção, antigas e novas.O maior problema é que, enquanto o combatente precisa dos melhores NVGs para ver mais longe e em horários mais escuros durante a noite, o inimigo pode facilmente detectar os lasers com a velha e barata tecnologia de óculos de visão noturna.Os geradores de imagens InGaAs têm a vantagem distinta de serem compatíveis com versões anteriores, pois geram imagens de lasers mais antigos usados ​​com os NVGs, além de serem capazes de gerar imagens “seguras para os olhos” e os sistemas de laser de próxima geração.

Uma câmera SWIR que foi desenvolvida especificamente para o Soldier Mobility and Rifle Targeting System do Exército dos EUA, a câmera KTX da SUI apresenta alta sensibilidade na faixa de comprimento de onda de 900 a 1700 nm e pode ser usada em uma variedade de tarefas de imagem com baixo nível de luz, incluindo laser detecção.Com amplo alcance dinâmico de imagens em luz estelar parcial para iluminação direta do sol, o gerador de imagens SWIR é ideal para vigilância secreta e pode ser integrado facilmente em UAVs, veículos terrestres não tripulados ou outros dispositivos robóticos ou portáteis onde tamanho e peso são críticos.

Nos sistemas de geração de imagens de última geração, os lasers não apenas determinarão a distância do alvo, ou seja, telêmetros a laser, mas também permitirão imagens de longo alcance através de neblina, neblina e poeira.O LADAR e a geração de imagens com controle de alcance usam um laser para iluminar um alvo a longas distâncias.Essa longa distância permite que o combatente identifique alvos a longa distância sob quaisquer condições de luz e até mesmo através de neblina e fumaça.

A maioria dos sistemas agora em desenvolvimento está usando lasers de 1,5 μm por razões de segurança para os olhos e porque eles também estão ocultos para a tecnologia NVG atual, que proliferou nas mãos do inimigo.Muitos desses sistemas de próxima geração estão sendo desenvolvidos com matrizes InGaAs de temperatura ambiente para economizar peso, energia e tamanho do sistema.Esses desenvolvimentos combinam com os recursos de alta sensibilidade dos detectores InGaAs-SWIR, oferecendo melhor desempenho com condições mais seguras para o usuário final e espectadores inocentes.

Este artigo foi escrito pelo Dr. Martin H. Ettenberg, Diretor de Produtos de Imagem, e Doug Malchow, Gerente de Desenvolvimento de Negócios Comerciais da SUI (Sensors Unlimited, Inc.), parte da Goodrich Corporation, Princeton, NJ.

 

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Horário de atualização: 01 de abril de 2022