激光技术的应用分析研究.docx

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1、激光技术的军事应用武器：激光技术是20世纪60年代初发展起来的一门高新技术，经过40多年的发展，从机理原理，实验手段到制造工艺都已逐步成熟，受到各大军事强国的重视，未来有望成为军事技术最活跃的一个领域。高亮度，方向性强，单色性好。相干性好。由于激光具有上述特点，激光技术在军事领域得到广泛的应用。其主要应用有：激光武器用于杀伤敌重武器装备时，需要较高的能量，通常称为高能激光武器或称激光炮。目前美国已研制出机载和车载激光炮。激光炮的威力强大，命中率极高。由于强激光束具有很强的烧蚀作用、幅射作用和激光效应，因而对武器装备具有很大的破坏力。激光武器可以破坏制导系统、引爆弹头和毁坏壳体、拦击制导炸弹、炮

2、弹、导弹、卫星、飞机、巡航导弹和破坏雷达、通信系统等。激光摧毁卫星可由地面、空中和空间进行。目前一个激光器的能量还无法将高轨卫星摧毁，但能用几个激光器同时对准1颗卫星进行攻击将其摧毁。空间激光反卫星是将激光器装在卫星或航天飞机上，攻击对方的卫星；空中激光反卫星是将激光器装在飞机上攻击卫星，它可克服地面发射激光攻击卫星的许多缺点，但不如航天器攻击卫星那么理想，因航天器比飞机平稳，没气流和飞行振动的干扰，激光的能量可充分发挥。激光武器用于杀伤敌方人员和破坏某些仪器设备时，所需发射的能量一般要求不高，称为低能激光武器，它主要使敌方人员致盲和使某些光电测量仪器的光敏元件受到破坏甚至失效，或可用来在城市

3、、森林大面积点火。据报导，脉冲功率IOO兆焦的激光，可使500米处人眼的玻璃体溢血，在2公里处可烧坏视网膜。目前已研制出激光致盲武器，可使500米处的人永久失明，使2公里处的人暂时失明。在反坦克、反潜艇中，激光致盲武器也有很大发展潜力，坦克和潜艇的活动离不开潜望镜，因此对准潜望镜入口发射激光，就会把在用潜望镜观看外部情况的指挥员、驾驶员的眼睛损伤，坦克和潜艇也就失去作战能力。侦察卫星靠装在其中的各种光电传感器侦察地面目标，如果用激光束照射其中的光电传感器也会使侦察卫星变为“瞎子”。激光制导具有投掷精度高、捕获目标灵活，导引头成本低、抗干扰性能好、操作简单等优点。目前已有大量激光制导武器装备部队

4、，其主要制导方式有：半主动制导：即由地面部队或飞机发射激光照射目标，被制导的武器上装有激光寻的器，接收目标被照射后散射回来激光，从而自动控制武器寻向目标。主动制导：把激光目标指示器和激光寻的器同时装在武器上，目标指示器不断地向目标发射激光，寻的器自动接收目标散射回来的激光，将武器寻向目标。波束制导：当目标出现后，发射攻击导弹，同时制导站不断发射红外激光束，装在攻击导弹尾部的4块对称的红外接收器，不断接收制导波束，使导弹沿着激光波束飞行，如有偏差，4块接收器收到的信号大小不一，弹内自动控制系统就纠偏，使导弹沿激光波束中心寻向目标。激光制导可同时攻击多个来袭目标，即把激光信号经过编码以数个指示器分

5、别控制数枚导弹，打击来袭目标。为提高激光制导全天候作战能力，各国都在研制先进的激光目标指示器，以保证昼夜作战使用。目前激光制导技术的发展趋势：制导体制仍以半主动寻的制导和波束制导为主；发展高性能目标捕获跟踪和激光指示系统，提高武器系统的抗干扰能力和生存能力；开发小型化激光雷达导引头，以实现“打了不管”能力的激光自主制导；C02激光频段的制导有取代YAG制导系统的趋势，特别是CO2雷达成像技术；发展双式多模制导系统等。激光测距与激光雷达：激光测距的原理如同微波雷达测距一样，但激光测距与普通测距相比，具有远、准、快、抗干扰、无盲区等优点。激光测距在常规兵器中已广泛应用，有取代普通光学测距的趋势。第

6、一代红宝石激光测距，隐蔽性差（发红光），对人眼有损伤，且效率低，已淘汰。第二代YAG激光测距己广泛使用，但对人眼也有一定损伤。目前正在研发第三代C02气体或固体激光测距，对人眼无伤害，将逐步取代第二代激光测距。激光雷达与微波雷达相似，用窄激光束对某一地区进行扫描，并得出雷达图。随着有关器件和技术的发展，激光雷达在高精度和成像方面占有优势，其测距精度可达厘米甚至毫米级，比微波雷达高近IOO倍；测角速精度，理论上比微波雷达高一亿倍以上，现在已做到高I(X)OIOO(X)倍。军用激光雷达最成功的应用是辅助导航，特别是速度计。激光速度计可给机载导航计算机提供超精度测量，其测速误差可达05mms0激光雷

7、达最适于远距离高分辨率成像。90年代初林肯实验室改造“火他”Co2激光雷达，成功的跟踪800km外的再入飞行器诱饵的多普勒图象。随后又研制了一台No1:YAG激光雷达，也精确跟踪了火箭和卫星。激光侦察对抗：激光侦察在军事上占有十分重要的地位。利用激光技术进行多光谱摄影(全息摄影)，可以识别伪装目标。由于各种物体对各种光的吸收和反射能力不同，可以在底片上引起不同感光反应而实现对目标的侦察。海湾战争中，美国利用这一技术，发现了伊拉克严密伪装在树林里的坦克和导弹发射架。激光对抗可对激光测距进行欺骗，使其无法测定其真实距离或使导弹改变弹道。激光对抗还可对激光进行干扰。激光报警：是报警系统在正常工作时，

8、设置在远处隐蔽的激光装置发出不可见光，射向接收端的硅光电管上，若正常接收则整个系统平安无事；若激光被阻挡，则接收端收不到激光，说明有情况，报警系统发出报警，从而达到警戒的目的。报警系统可以对交通要道、机场和仓库等重要军事设施进行秘密监视。大气激光通信：大气激光通信因其波长短，发散角小，所以天线可做得很小，但大气通信易受天气、地形、地物等的影响。这种通信常用于空间载体间的通信（包括飞机对飞机、卫星对卫星、飞船对飞船等），因为空间载体通信不存在影响传光的诸多因素。对海军来说，激光对潜通信尤为重要。蓝光或绿光穿透海水时衰减最小，波长为0.470.54mm的蓝光经过IOom深度传播，其损耗仅为其他波长

9、的1/100。蓝绿光在海水中的穿透能力可达600m以上，其传播方向好，不易被敌方截获，且隐蔽安全，极大地提高了其生存能力，这就引起美国和前苏联等国研究和开发蓝绿光对潜通信的极大兴趣。通信：遥感技术是指安装与平台上的传感器，以电磁波为信息传播媒介，从遥远的地方感知地球表面和一定空间范围内的对象，从而识别地面物体的全过程，他是与航空遥感，随着新的航天遥感平台的不断升空，新型传感器的研制，航天遥感技术的发展。应用领域从军事应用发展到一地球环境和资源的监测和研究为目标的尖端技术。在现代化战争中，军事侦察，监视与制导已完全离不开遥感技术。红外线遥感技术及军事侦察在紫外至红外光学波段范围内远距离获取目标和

10、环境信息的技术。任何物体都能辐射和反射电磁波，并具有不同的辐射和反射特性。利用不同的光学遥感器，从空中或远距离探测目标和环境的光学波段电磁波信息，经光学、电子技术处理后，为军事应用、科学研究和经济建设服务。光学遥感技术的发展可追溯到19世纪，1858年在巴黎上空的气球上拍摄了第一张空中照片。20世纪初发明飞机后，航空摄影广泛用于军事侦察，黑白、彩色的可见光和近红外波段照相技术得到实际应用。60年代初，美国研制成功红外扫描仪和多光谱扫描仪，提供了新的遥感手段。1957年人造地球卫星发射成功后，航天遥感技术得到迅速发展，照相侦察卫星、预警卫星、测地卫星、气象卫星和载人飞船等多种航天器上，广泛采用可

11、见光、红外和多光谱遥感设备。随着光学遥感器性能和信息处理技术水平的提高，光学遥感技术已成为一种先进的探测手段，在农业、工业、科研和国防建设中得到广泛应用。中国在1930年初开始采用航空摄影测量。20世纪50年代,开展了航测仪器的研制，进行了大规模的航测工作。60年代中期，开始研制红外扫描相机。现已研制成多种可见光、红外和多光谱遥感仪器，在航空遥感和航天遥感中应用。从19751994年中国发射了15颗返回型遥感卫星和2颗气象卫星，获得了大量光学遥感资料，取得了显著的效益。各种物体和军事目标,由于它们的种类、结构和环境条件不同，对不同的光谱波长具有各不相同的反射率和辐射率，它们反射和辐射光波的能量

12、大小及其随波长的分布特性，是光学遥感技术的物理基础。在0.32.5微米波段内，它们主要反射太阳辐射的电磁波，本身的热辐射可以忽略不计。在波长大于6微米的波段，则主要是本身的热辐射，太阳辐射的影响较小。在2.56微米波段内，太阳辐射和本身的热辐射均应考虑。大气对不同波长的光波有不同的透射特性，只有大气透过率高的那些波段范围可供遥感应用，这些波段称为大气窗口。常用的波段有0.32735和814微米。光学遥感的工作方式，可分为接收自然辐射能的被动方式和接收人造辐射能的主动方式。被动方式是利用地物和目标对太阳光的反射和自身的辐射光进行探测，是光学遥感的主要工作方式。遥感的军事应用采用光学遥感技术可以探

13、测和识别各种军事目标，在侦察、预警、制导、测绘、气象等方面有广泛的应用。1、光学侦察可见光照相的分辨率高，在晴朗的天气下能分辨军事目标的细节，是军事侦察的一种重要手段。红外遥感能昼夜工作,温度分辨率高，获取的信息可实时传输和处理显示。多光谱遥感的波段范围宽，光谱信息丰富，有利于识别目标。装载有各种光学遥感器的侦察卫星和侦察飞机，能对地面、海洋的军事目标进行连续的侦察和监视，红外遥感还可以发现潜航中的潜艇。航天、航空遥感具有侦察范围广、发现目标快等特点，是战略侦察和战术侦察的重要手段。2、红外预警星载或机载红外遥感设备可发现和跟踪敌方导弹、飞机等目标。主要是在预警卫星上采用红外预警，对洲际和潜射

14、导弹进行监视。导弹发射时，发动机喷焰温度高达3000以上,辐射出很强的红外线。将红外探测设备安装在地球同步轨道或其他轨道的预警卫星上，由多颗卫星组成预警网，可覆盖全球，提供1530分钟的预警时间。采用长波红外探测器,可探测被动段飞行的运载火箭和弹头。将红外探测设备安装在预警飞机上，可以警戒敌方导弹和飞机的入侵。3、光电制导光学遥感技术用于武器制导，可大幅度提高武器的命中精度。红外制导、激光制导和光电复合制导技术，已广泛用于战术导弹、炮弹和航空炸弹的制导，也可用于战略导弹的末制导。红外制导是用遥感器探测目标自身的红外辐射，隐蔽性好，角分辨率高，红外成像制导具有识别目标能力。激光制导是用激光照射目

15、标，用遥感器探测目标反射的激光信号，与雷达制导相比，具有制导精度高、抗电磁干扰能力强的优点。此外，电视、红外、激光和雷达等不同制导方式组成的光电复合制导，可根据不同情况灵活使用。4、军事测绘航空摄影早已用于测绘军事地图。利用卫星进行大地测绘，具有测绘速度快、范围广和精度高等特点。卫星上通常装有高精度照相机、多光谱扫描仪等，地物相机对地面景物拍照，用星相机同步拍摄恒星，并用地面测量设备精确测定卫星的轨道，从而保证测量结果的准确性。卫星遥感资料经过处理后，可制成各种军用地图。5、气象探测气象卫星上装有可见光、红外、多光谱扫描仪和辐射计等多种光学遥感设备，能实时获取全球的气象资料，为军事行动提供气象

16、保障。利用激光探测设备，可监测大气成分、污染和毒剂。专门设计的激光雷达还可测量大气的温度、湿度、风速，能见度和云层高度。光电技术的发展，如电荷耦合器件、红外焦平面器件的出现，使探测器的集成度提高数个数量级。光学遥感器的测量精度、探测距离将进一步提高，获取的图像质量将大大改善。光学、精密机械与电子技术紧密结合，使光学遥感技术向智能化的方向发展。遥感技术在军事上如此神通，我们在充分认识并应用遥感技术使也不能忽略其两而性。既要发展我军传统作战理论方法和作战形式，又要创造新的作战理论，方法和形式，有针对性的研究。如何充分发挥传感武器的作战效能，如何在敌高清晰度的侦察监视下，有效隐蔽我军的行动企图；如何有效地进行反制导攻击；如何诱惑敌军，使其无法正确定位攻击在各种优势上找到对策，寻找自己的克星，并有效防止它，扬我之长，避我之短，用敌之短，避敌之长。I自由空间光通信技术自由空间光通信(简称FSO)又称无线光通信