ITMO
en/ en

ISSN: 1023-5086

en/

ISSN: 1023-5086

Научно-технический

Оптический журнал

Полнотекстовый перевод журнала на английский язык издаётся Optica Publishing Group (ранее OSA) под названием “Journal of Optical Technology“

Подача статьи Подать статью
Больше информации Назад

УДК: 621.373.826

Перспективы применения квантово-каскадных лазеров в системах оптико-электронного противодействия. Обзор

Ссылка для цитирования:

Абрамов П.И., Кузнецов Е.В., Скворцов Л.А. Перспективы применения квантово-каскадных лазеров в системах оптико-электронного противодействия. Обзор // Оптический журнал. 2017. Т. 84. № 5. С. 56–70.

 

Abramov P.I., Kuznetsov E.V., Skvortsov L.A. Prospects of using quantum-cascade lasers in optoelectronic countermeasure systems: review [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2017. V. 84. № 5. P. 56–70.

Ссылка на англоязычную версию:

P. I. Abramov, E. V. Kuznetsov, and L. A. Skvortsov, "Prospects of using quantum-cascade lasers in optoelectronic countermeasure systems: review," Journal of Optical Technology. 84(5), 331-341 (2017). https://doi.org/10.1364/JOT.84.000331

Аннотация:

Рассмотрены существующие и перспективные лазерные средства для систем противодействия, работающих в инфракрасном диапазоне спектра. Основное внимание уделено вопросам противодействия головкам самонаведения, функционирующим в инфракрасной области спектра, и подавления тепловизионных средств наблюдения, разведки и прицеливания. Проведенный критический анализ имеющихся литературных данных позволяет сделать вывод о том, что квантово-каскадные лазеры могут быть использованы при создании перспективных мультиспектральных компактных систем противодействия инфракрасного диапазона. Приводятся оценки мощности излучения квантово-каскадных лазеров, необходимой для функционального подавления удаленных фотоприемных устройств. Результаты расчетов находятся в удовлетворительном согласии с имеющимися литературными данными. Показано, что существующие пути повышения мощности излучения квантово-каскадных лазеров позволяют достичь необходимых значений для их применения в системах инфракрасного противодействия.

Ключевые слова:

оптико-электронные системы противодействия, инфракрасные головки самонаведения, тепловизионные средства наблюдения, разведки и прицеливания, квантово-каскадные лазеры

Коды OCIS: 140.5960, 140.3070

Список источников:

1. Бутузов В.В. Лазер против ПЗРК // Военное обозрение. 2013. № 8. С. 23.
2. Willers C.J. and Willers M.S. Simulating the DIRCM engagement: Component and system // Proc. SPIE. 2012. V. 8543. Р. 85430M-1–16.
3. Schleijpen R.M.A., Heuvel J.C., Mieremet A.L., Mellier B., Putten F.J.M. Laser dazzling of focal plane array cameras // SPIE Florence, Technologies for Optical Countermeasures IV. 2007. V. 6738. P. 67380O.1–67380O.10.
4. Hueber N., Vincent D., Morin A., Dieterlen A., & Raymond P. Analysis and quantification of laser-dazzling effects on IR focal plane arrays // Proc. SPIE. 2010. V. 7660. Р. 766042.
5. Doskočil R. and Farlík J. Self-protection of aircraft versus resistance of missile optic seekers // Advances in Military Technology. 2010. V. 5. № 2. P. 5–16.
6. Ericsson A., Steinval O., Sjöqvist L., Lindgren M. Tunable lasers for countermeasures // Literature Survey. FOI-R-0536-SE. 2002.
7. Titterton D. A review of the development of optical countermeasures // Proc. SPIE. 2004. V. 5615. P. 1–15.
8. Titterton D. Requirements for laser devices used in countermeasure applications // Proc. SPIE. 2005. V. 5989. P. 67–80.
9. Schleijpen R.M.A., Heuvel J.C., Mieremet A.L., Mellier B., Putten F.J.M. Laser dazzling of focal plane array cameras // Proc. SPIE. 2007. V. 6543. Р. 65431B.
10. Мордвин Н.Н. Подавление работы тепловизионных систем длинноволнового диапазона на основе неохлаждаемой микроболометрической матрицы // Интерэкспо Гео-Сибирь. 2010. T. 5. № 1. C. 12–19.
11. Defense Daily // Northrop Grumman: A World Leader in Infrared Countermeasures. http://www.northropgrumman.com/Capabilities/DIRCM/Documents/northrop_ grumman_ircm.pdf
12. Lyakh A., Maulini R., Tsekoun A., Go R., Pflügl C., Diehl L., Wang Q.J., Capasso F., and Patel C.K.N. 3 W continuouswave room temperature single-facet emission from quantum cascade lasers based on nonresonant extraction design approach // Appl. Phys. Lett. 2009. V. 95. P. 141113-1–3.
13. Takeuchi E., Chapman W., Arnone D., Pushkarsky M., Lopez E., Young M., Caffey D., Borgardt B., Priest A., Sensibaugh J., Day T. High-power, military ruggedized QCL-based laser systems // Proc. SPIE. 2012. V. 8373. P. 71–75.
14. http://www.pranalytica.com/core-technologies/quantum-cascade-lasers.php
15. https://navystp.com/vtm/print?project=N68936-16-C-0027
16. Поляков C.Ю., Ленкин В.М., Королев С.С., Змиевской Г.А. Пути усовершенствования противодействия тепловизионной разведке // Збірник наукових праць Харківського університету Повітряних Сил. 2015. T. 1. № 42. C. 7–15.
17. Зверев Г.M., Левчук Е.A., Колядин С.A., Скворцов Л.А. Исследование процессов разрушения диэлектрических пленок под действием лазерного излучения // Квант. электрон. 1977. T. 4. № 2. C. 413 – 419.
18. Лопаткин В.Н., Сидорюк О.Е., Скворцов Л.А. Лазерная модуляционная фототермическая радиометрия — новый метод измерения малых поглощений в объеме материалов и покрытиях // Квант. электрон. 1985. T. 12. № 2. C. 339 – 346.
19. Дж. Рэди. Действие мощного лазерного излучения. М.: Мир, 1974. 468 с.
20. Diehl W.J. Continued optical sensor operations in a laser environment // Maxwell Paper. 2012. № 4. Р. 1–37.
21. Durecu A., Fleury D., Goular D., Planchat C., Rommeluere S., Bourdon P. Dazzling sensitivity analysis of a microbolometer array on an infrared laser irradiation breadboard. Paris: OPTRO, 2014. P. 1–13.

22. http://www.plasmalabs.ru/files/products/lcd.pdf
23. Калинцева Н.А., Копыльцов А.В. Математическое моделирование параметрических преобразователей частоты для среднего ИК-диапазона // Известия Российского государственного педагогического университета им. А.И. Герцена. 2011. № 138. C. 16–23.
24. Zawilski K.T., Setzler S.D., Schunemann P.G., Pollak T.M. Laser damage threshold of single crystal ZnGeP2 at 2,05 mm // Proc. SPIE. 2005. V. 5991. P. 50–62.
25. Zhu G.L, Ju Y.L., Zhang C.H., Yao B.Q., Wang Y.Z. High-power, high-quality ZGP OPO pumped by a Tm,Ho:GdVO4 laser // Laser Phys. 2010. V. 20. P. 1341–1343.
26. Peng Y., Wei X., Wang W., & Li D. High-power 3.8 μm tunable optical parametric oscillator based on PPMgO:ClN // Opt. Commun. 2010. V. 283(20). Р. 4032–403.
27. Chen T., Wei K., Jiang P., Wu B., & Shen Y. High-power multichannel PPMglN-based optical parametric oscillator pumped by a master oscillation power amplification-structured Q-switched fiber laser // Appl. Opt. 2012. V. 51(28). Р. 6881–6885.
28. Peng Y., Wei X., Nie Z., Luo X., Peng J., Wang Y., & Shen D. High-power, narrow-bandwidth mid-infrared PPMglN optical parametric oscillator with a volume Bragg grating // Opt. Exp. 2015. V. 23(24). Р. 30827–30832.
29. Shang Y., Xu J., Wang P., Li X., Zhou P., & Xu X. Ultra-stable high-power mid-infrared optical parametric oscillator pumped by a super-fluorescent fiber source // Opt. Exp. 2016. V. 24(19). Р. 21684–21692.
30. Petrov V. Progress in 1-μ m pumped mid-IR optical parametric oscillators based on non-oxide nonlinear crystals // IEEE J. Selected Topics in Quantum Electron. 2015. V. 21(1). Р. 193–206.
31. Schellhorn M., Eichhorn M., Kieleck C., & Hirth A. High repetition rate mid-infrared laser source // Comptes Rendus Physique. 2007. V. 8(10). P. 1151–1161.
32. Petrov V. Frequency down-conversion of solid-state laser sources to the mid-infrared spectral range using non-oxide nonlinear crystals // Progress in Quantum Electronics. 2015. V. 42. P. 1–106.
33. Piccoli R., Pirzio F., Agnesi A., Badikov V., Badikov D., Marchev, G., & Petrov V. Narrow bandwidth, picosecond, 1064 nm pumped optical parametric generator for the mid-IR based on HgGa2S4 // Opt. Lett. 2014. V. 39(16). P. 4895–4898.
34. Kostyukova N. Y., Boyko A., Badikov V., Badikov D., Shevyrdyaeva G., Panyutin V., & Petrov V. Widely tunable in the mid-IR BaGa4Se7 optical parametric oscillator pumped at 1064 nm // Opt. Lett. 2016. V. 41(15). P. 3667–3670.
35. Vainio M. & Halonen L. M id-infrared optical p arametric o scillators a nd f requency c ombs for molecular spectroscopy // Physical Chemistry Chemical Physics. 2016. V. 18(6). P. 4266–4294.
36. Faist J., Capasso F., Sivco D.L., Sirtori C., Hutchinson A.L., and Cho A.Y. Quantum cascade laser // Science. 1994. V. 264. P. 553–556.
37. Rauter P. and Capasso F. Multi-wavelength quantum cascade laser arrays // Laser Photonics Rev. 2015. V. 9(5). P. 452–477.
38. Vitiello M.S., Scalari G., Williams B., and Natale P. Quantum cascade lasers: 20 years of challenges // Opt. Exp. 2015. V. 23(4). P. 5167–5182.
39. Razeghi M., Bandyopadhyay N., Bai Y., Lu Q., and Slivken S. Recent advances in mid infrared (3-5μm) quantum cascade lasers // Opt. Mat. Exp. 2013. V. 3(11). P. 1872–1884.
40. Goyal A., Pfluegl C., Diehl L., Belkin M., Sanchez-Rubio A., Capasso F. Wavelength beam combining of quantum cascade laser arrays // Patent US 2012/0033697 A1. 2011.
41. Lee B.G., Kansky J., Goyal A.K., Pflugl C., Diehl L., Belkin M.A., Sanchez A., Capasso F. Beam combining of quantum cascade laser arrays // Opt. Exp. 2009. V. 17(18). P. 16216–1662.
42. Goyal A., Myers T., Wang C.A., Kelly M., Tyrrell B., Gokden B., Sanchez A., Turner G., and Capasso F. Active hyperspectral imaging using a quantum cascade laser (QCL) array and digital-pixel focal plane array (DFPA) camera // Opt. Exp. 2014. V. 22(12). P. 1432–1401.
43. Rauter P., Menzel S., Goyal A.K., Wang C.A., Sanchez A., Turner G., and Capasso F. High-power arrays of quantum cascade laser master-oscillator power-amplifiers // Opt. Exp. 2013. V. 21(4). P. 4518–4530.
44. Mukherjee A., Prasanna M., Mukherjee N. Optically multiplexed mid-infrared laser systems and uses thereof // Patent US2013/029271 A1. 2011.
45. Егоров А.Ю., Бабичев А.В., Карачинский Л.Я., Новиков И.И., Никитина Е.В., Tchernycheva М., Софронов А.Н., Фирсов Д.А., Воробьев Л.Е., Пихтин Н.А., Тарасов И.С. Генерация многопериодных квантово-каскадных лазеров в спектральном диапазоне 5.6–5.8 мкм при токовой накачке // Физика и техника полупроводников. 2015. T. 49(11). С. 1574–1577.
46. Егоров А.Ю., Брунков П.Н., Никитина Е.В., Пирогов Е.В., Соболев М.С., Лазаренко А.А., Байдакова М.В., Кириленко Д.А., Конников С.Г. Многопериодные квантово-каскадные наногетероструктуры: эпитаксия и диагностика // Физика и техника полупроводников. 2014. T. 48(12). С. 1640–1645.

47. Бабичев А.В., Bousseksou A., Пихтин Н.А., Тарасов И.С., Никитина Е.В., Софронов А.Н., Фирсов Л.Е., Воробьев Д.А., Новиков И.И., Карачинский Л.Я., Егоров А.Ю. Генерация квантово-каскадных лазеров на длине волны излучения 5.8 мкм при комнатной температуре // Физика и техника полупроводников. 2016. Т. 50(10). С. 1320–1324.
48. Razeghi M. High-power high-wall plug efficiency mid-infrared quantum cascade lasers based on InP/GaInAs/InAlAs material system // Proc. SPIE. 2009. V. 7230. P. 723011–14.
49. Maulini R., Lyakh A., Tsekoun A., Go R., Pflügl C., Diehl L., Capasso F., and Patel C.K.N. High power thermoelectrically cooled and uncooled quantum cascade lasers with optimized reflectivity facet coatings // Appl. Phys. Lett. 2009. V. 95. P. 151112-1–3.
50. Troccoli M., Diehl L., Bour D.P., Corzine S.W., Yu N., Wang C.Y., Belkin M.A., Hofler G., Lewicki R., Wysocki G., Tittel F.K., Capasso F. High-performance quantum cascade lasers grown by metal-organic vapor phase epitaxy and their applications to trace gas sensing // J. Lightw. Technol. 2008. V. 26. P. 3534–3555.
51. Lyakh A., Pflügl C., Diehl L., Wang Q.J., Capasso F., Wang X. J., Fan J. Y., Tanbun-Ek. T., Maulini R., Tsekoun A., Go R., and Patel1 C.K.N. 1.6 W high wall plug efficiency, continuous-wave room temperature quantum cascade laser emitting at 4.6 μm // Appl. Phys. Lett. 2008. V. 92. P. 111110-1–3.
52. Hofstetter D., Beck M., Aellen T., Faist J. High-temperature operation of distributed feedback quantum-cascade lasers at 5.3 μm // Appl. Phys. Lett. 2001. V. 78. P. 396–398.
53. Rauter P. and Capasso F. Multi-wavelength quantum cascade laser arrays // Laser Photonics Rev. 2015. V. 9. № 5. P. 452.
54. Засавицкий И.И. Квантовые каскадные лазеры // XII Всерос. молодежная конкурс-конф. по оптике и лазерной физике. Самара, 12–16 ноября 2014 г. URL: http://www.myshared.ru/slide/968796/ (дата обращения 07.08.16).