Od lasera gazo­wego do pol­skich lase­ro­wych pod­świe­tla­czy celu

Laserowy dalmierz-podswietlacz celu LPC-1, w ktorym zastosowano opracowany przez CRW Telesystem-Mesko modul glowicy laserowej, tu wystepujący jako kluczowy zespol modulowego systemu dalmierza/oswietlacza laserowego MSD/O.

Laserowy dal­mierz-pod­swie­tlacz celu LPC‑1, w kto­rym zasto­so­wano opra­co­wany przez CRW Telesystem-Mesko modul glo­wicy lase­ro­wej, tu wyste­pu­jący jako klu­czowy zespol modu­lo­wego sys­temu dalmierza/oswietlacza lase­ro­wego MSD/O.

Niewiele osób dziś pamięta, że w latach 60. Polska była jed­nym ze świa­to­wych lide­rów i pio­nie­rów tech­niki lase­ro­wej. Oczywiście, począt­kowo były to insta­la­cje badaw­cze, ale bar­dzo szybko poja­wiły się w naszym kraju lase­rowe urzą­dze­nia użyt­kowe – naj­pierw do zasto­so­wań medycz­nych i prze­my­sło­wych, a wkrótce także woj­sko­wych. Ta ostat­nia linia roz­wi­jana jest do dziś. Z powsta­niem i wdro­że­niem do pro­duk­cji wszyst­kich tych urzą­dzeń zwią­zany był – zmarły w ubie­głym roku – prof. dr inż. Zbigniew Puzewicz, a zaini­cjo­wane przez niego w ostat­nich latach prace zwią­zane z tech­niką lase­rową są kon­ty­nu­owane.

20 sierp­nia 1963 r. uru­cho­miony został pierw­szy w Polsce laser helowo-neo­nowy (gazowy), gene­ru­jący pro­mie­nio­wa­nie pod­czer­wone o dłu­go­ści fali 1,15 μm. Sukces ten był dzie­łem naukow­ców zespołu z Katedry Podstaw Radiotechniki Wydziału Elektroradiotechnicznego Wojskowej Akademii Technicznej, kie­ro­wa­nego przez ówcze­snego dr. inż. Zbigniewa Puzewicza. Współpracował on w tym przed­się­wzię­ciu z Katedrą Urządzeń Mikrofalowych tego samego wydziału, którą kie­ro­wał Kazimierz Dzięciołowski (póź­niej­szy pro­fe­sor). Stało się to w trzy lata po uru­cho­mie­niu pierw­szego lasera na świe­cie, skon­stru­owa­nego przez ame­ry­kań­skiego fizyka Theodore’a Maimana (16 maja 1960 r., laser na ciele sta­łym – rubi­nowy), zaś w grud­niu tego samego roku ame­ry­kań­skim naukow­com udało się uru­cho­mić pierw­szy laser gazowy, helowo-neo­nowy o dzia­ła­niu cią­głym.
Jeszcze w 1963 r. – 7 listo­pada – zespół Zbigniewa Puzewicza uru­cho­mił pierw­szy w naszym kraju laser na ciele sta­łym – rubi­nie. Ten z kolei posłu­żył do opra­co­wa­nia pierw­szego w Polsce użyt­ko­wego urzą­dze­nia lase­ro­wego – koagu­la­tora do mikro­chi­rur­gii oku­li­stycz­nej, za pomocą któ­rego 2 kwiet­nia 1965 r. prze­pro­wa­dzono pierw­szą w Polsce i Europie ope­ra­cję przy­kle­je­nia za pomocą lasera siat­kówki oka. Ten kie­ru­nek prac roz­wi­jany był także w kolej­nych latach, czego efek­tem było skon­stru­owa­nie i wdro­że­nie do pro­duk­cji pod koniec lat 70. lan­cetu chi­rur­gicz­nego na bazie lasera CO2, a potem wyspe­cja­li­zo­wa­nych lan­ce­tów laryn­go­lo­gicz­nych.
25 paź­dzier­nika 1966 r., oczy­wi­ście w zespole Puzewicza, opra­co­wano pierw­szy w Polsce laser mole­ku­larny na dwu­tlenku węgla dużej mocy (2000 W), który w kolej­nym roku prze­ka­zano do pro­duk­cji w Zakładzie Produkcji Doświadczalnej WAT z myślą o zasto­so­wa­niu w prze­my­śle – do cię­cia i spa­wa­nia mate­ria­łów.
Poza licz­nymi nagro­dami, suk­cesy w pra­cach nad lase­rami zaowo­co­wały powo­ła­niem 9 wrze­śnia 1967 r. na Wydziale Elektroniki Wojskowej Akademii Technicznej Instytutu Elektroniki Kwantowej (IEK WAT), dys­po­nu­ją­cego samo­dziel­no­ścią w zakre­sie for­mu­ło­wa­nia tema­tyki i pozy­ski­wa­nia środ­ków na reali­zo­wane prace. Na jego czele sta­nął doc. dr inż. Zbigniew Puzewicz. IEK WAT kon­ty­nu­ował i roz­wi­jał dotych­cza­sowe kie­runki prac nad tech­niką lase­rową, od 1970 r. także w ramach 5‑letniego pro­gramu węzło­wego „Rozwój badań, opra­co­wa­nie kon­struk­cji i budowa urzą­dzeń lase­ro­wych”, w ramach któ­rego Instytut reali­zo­wał ponad 60% cało­ści prac badaw­czo-roz­wo­jo­wych. To wła­śnie w tym okre­sie powstały w IEK WAT lasery impul­sowe dużych mocy.
Jeszcze przed powsta­niem IEK WAT w zespole Zbigniewa Puzewicza roz­po­częto prace nad zasto­so­wa­niem lase­rów w obron­no­ści. Pierwszym ich efek­tem był dal­mierz lase­rowy, uru­cho­miony w warun­kach labo­ra­to­ryj­nych w 1966 r., któ­rego model w wyko­na­niu prze­no­śnym testo­wany był w warun­kach poli­go­no­wych od 1968 r. Ten kie­ru­nek w pełni odpo­wia­dał ówcze­snym tren­dom świa­to­wym, ponie­waż bły­ska­wiczny i pre­cy­zyjny pomiar odle­gło­ści na polu walki jest fun­da­men­tem efek­tyw­no­ści wielu sys­te­mów raże­nia celów, np. ognia arty­le­ryj­skiego czy sys­te­mów kie­ro­wa­nia ogniem czoł­gów i innych wozów bojo­wych, a pierw­sze dal­mie­rze lase­rowe zaczęły poja­wiać się w uzbro­je­niu czo­ło­wych armii świata.
W latach 70. zaini­cjo­wano także prace nad lase­ro­wymi sys­te­mami symu­la­cji strze­la­nia (sys­tem Tampico), m.in. do czoł­gów rodziny T‑54/-55, ale nie wyszły one wów­czas poza sta­dium modeli i demon­stra­to­rów.

Pierwsze pol­skie lasery w Wojsku Polskim

Na wdro­że­nie pierw­szych woj­sko­wych urzą­dzeń lase­ro­wych pol­skiej kon­struk­cji i pro­duk­cji przy­szło jed­nak pocze­kać aż kil­ka­na­ście lat. Dopiero w 1984 r. w war­szaw­skim Przemysłowym Centrum Optyki (PCO) uru­cho­miono seryjną pro­duk­cję arty­le­ryj­skiego dal­mie­rza lase­ro­wego DA‑1 Portland, pierw­szego tego typu urzą­dze­nia, które wdro­żono w Układzie Warszawskim. Ze względu na wpro­wa­dzone przez pań­stwa zachod­nie embargo na eks­port zaawan­so­wa­nych tech­no­lo­gii mili­tar­nych lub podwój­nego zasto­so­wa­nia, jego kon­struk­cja oparta była wyłącz­nie na tech­no­lo­giach opra­co­wa­nych w kraju – uni­ka­towe gło­wice lase­rowe i układy opto­elek­tro­niczne. Do 1990 r. wypro­du­ko­wano ich 147.
Portland był sto­sun­kowo pro­stym urzą­dze­niem pomia­ro­wym, pod wzglę­dem wielu roz­wią­zań i zasto­so­wa­nych ele­men­tów będący odpo­wied­ni­kiem urzą­dzeń komer­cyj­nych, np. geo­de­zyj­nych. Za pierw­sze w pełni odpo­wia­da­jące nor­mom woj­sko­wym można uznać sys­temy opra­co­wane spe­cjal­nie z myślą o moder­ni­za­cji czoł­gów rodziny T‑55 do stan­dardu T‑55AM Merida. Chodzi o sys­tem kie­ro­wa­nia ogniem SKO‑1 Merida i sys­tem detek­cji pro­mie­nio­wa­nia lase­ro­wego WPL‑1 Bobrawa. Powstawały one w IEK WAT od początku lat 80. i zakła­dały zasto­so­wa­nie naj­now­szych dostęp­nych wów­czas na świe­cie roz­wią­zań z zakresu opto­elek­tro­niki, tech­niki lase­ro­wej, mecha­tro­niki, a także roz­wią­zań infor­ma­tycz­nych. Z koniecz­no­ści wiele z nich trzeba było opra­co­wać od pod­staw i wdro­żyć do pro­duk­cji w kraju, czę­sto w ramach pro­duk­cji pro­to­ty­po­wej pla­có­wek naukowo-badaw­czych.
Jeśli cho­dzi o tech­nikę lase­rową, to spe­cjal­nie z myślą o celow­niku-dal­mie­rzu dzienno-noc­nym CDDN‑1, klu­czo­wym ele­men­cie SKO‑1 Merida, opra­co­wano gło­wicę lase­rową CDDN-Zs9A z lase­rem ciała sta­łego o dłu­go­ści fali emi­sji 1064 nm z rezo­na­to­rem na prę­cie Nd:YAG i modu­la­to­rem Cr:YAG oraz ele­men­tami odbi­ja­ją­cymi w postaci pry­zma­tów pro­sto­kąt­nych, co zmniej­szało jej podat­ność na roz­ju­sto­wa­nie, np. na sku­tek zmian tem­pe­ra­tury czy nara­żeń mecha­nicz­nych. W 1985 r. pro­duk­cję tej gło­wicy i celow­nika pod­jęło PCO. Laser do celow­nika CDDN‑1 był pierw­szym pol­skim urzą­dze­niem tej klasy pro­du­ko­wa­nym seryj­nie (w okre­sie 1985 – 1989, nie licząc czę­ści zamien­nych) i wpro­wa­dzo­nym na tak sze­roką skalę (ok. 600 kom­ple­tów SKO‑1 Merida).
Z kolei sys­tem WPL‑1 Bobrawa słu­żył do ostrze­ga­nia załogi czołgu przed opro­mie­nio­wa­niem pojazdu przez dal­mie­rze lase­rowe i pod­świe­tla­cze współ­pra­cu­jące z amu­ni­cją napro­wa­dza­jącą się na odbite świa­tło lasera. Także ten sys­tem był roz­wią­za­niem pio­nier­skim w Układzie Warszawskim i jed­nym z nie­licz­nych w owym cza­sie na świe­cie. Z punktu widze­nia tech­niki lase­ro­wej w przy­padku Bobrawy klu­czowe zna­cze­nie miały gło­wice detek­cyjne, wyko­rzy­stu­jące detek­tory z foto­dio­dami krze­mo­wymi, prze­zna­czone do wykry­wa­nia pro­mie­nio­wa­nia pod­czer­wo­nego o dłu­go­ści fali > 1000 nm, a więc emi­to­wa­nego przez, wów­czas naj­pow­szech­niej uży­wane, lasery Nd:YAG. Kompletny sys­tem WPL‑1 Bobrawa został wdro­żony do seryj­nej pro­duk­cji w PCO w 1984 r. i pro­du­ko­wany do końca dekady. Spośród 681 wypro­du­ko­wa­nych kom­ple­tów 78 wyeks­por­to­wano do Rumunii. W Instytucie Elektroniki Kwantowej WAT prof. Zbigniewa Puzewicza pro­wa­dzono jesz­cze wiele prac zwią­za­nych z tech­niką lase­rową. Należy w tym miej­scu wspo­mnieć czoł­gowy sys­tem kie­ro­wa­nia ogniem Drawa, któ­rego jeden z warian­tów zakła­dał zasto­so­wa­nie nowego celow­nika dzia­ło­no­wego, opar­tego kon­cep­cyj­nie na CDDN‑1 Meridy, a wraz z nim gło­wicy lase­ro­wej dal­mie­rza wła­snej kon­struk­cji (osta­tecz­nie do pro­duk­cji skie­ro­wano sys­tem oparty na celow­niku TPD-K1, w któ­rym zespołu dal­mie­rza lase­ro­wego nie pod­da­wano mody­fi­ka­cji).

  • Tomasz Wachowski

To jest skrócona wersja artykułu.

CZYTAJ E-WYDANIE KUP WYDANIE PAPIEROWE