_激光技术的军事应用

1） 脉冲激光测距 脉冲激光测距原理是： 用脉 冲激光器向目标发射一列很窄的 光脉冲 （ 脉 冲 宽 度 小 于 50 ns） ， 光达到目标表面后部分被反射， 通过测量光脉冲从发射到返回接 收机的时间，可算出测距机与目 标之间的距离。脉冲激光测距机 能发出很强的激光，测距能力较 强，即使对非合作目标，最大测距 也能达到 30 000 m 以上。其测距 精度 一 般 为 5 m，最 高 的 可 达 0． 15 m。脉冲激光测距机既可在 军事上用于对各种非合作目标的 测距，也可在气象上用于测定能 见度和云层高度，以及应用在对 人造卫星的精密距离测量等领 域。 飞航导弹 2013 年第 3 期
激光制导是用来控制飞行器 飞行方向，或引导兵器击中目标 的一种激光技术［2］。激光制导的 基本原理是： 用激光器发射激光 束照射目标，装于弹体上的激光 接收装置则接收照射的激光信号 或目标反射的激光信号，算出弹 体偏离照射或反射激光束的程 度，不断调整飞行轨迹，使战斗 部沿着照射或反射激光前进，最 终命中目标。
2） 连续波激光测距 连续波激光测距机通常采用 相位法进行测距，其原理是首先 向目标发射一束经过调制的连续 波激光束，光束到达目标表面后 被反射，通过测量发射的调制激 光束与接收机接收的回波之间的 相位差，可算出目标与测距机之 间的距离。连续波激光测距机的 测距 精 度 高，可 达 到 2 mm。因 此，连续波激光测距机大多用来 对合作目标进行较为精确的测 量，如用作自动目标跟踪系统中 的精密距离跟踪（ 如对导弹飞行 初始段的测距和跟踪） 、大地测 量等。 2． 1． 2 激光雷达 激光雷达是以发射激光束探 测目标的位置、速度等特征量的 的探测系统［2］。向目标发射探测 信号（ 激光束） ，然后将接收到的 从目标反射回来的信号（ 目标回 波） 与发射信号进行比较，做适 当处理后，就可获得目标的有关 信息，如目标距离、方位、高度、 速度、姿 态，甚 至 形 状 等 参 数， 从而对飞机、导弹等目标进行探 测、跟踪和识别。 1） 激光雷达的特点 激光雷达由于使用的是激光 束，工作 频 率 较 微 波 高 了 许 多， 因此，带 来 了 很 多 特 点，主 要 有： 分辨率高： 激光雷达可以获 得极高的角度、距离和速度分辨 率。 通 常 角 分 辨 率 不 低 于 0． 1 mrad； 并 可 同 时 跟 踪 多 个 目 标； 距离分辨率可达 0． 1 m； 速度 分辨率能达到 10 m / s 以内。激光 雷达最适于远距离高分辨率成像。
激光制导的炸弹、炮弹和导 弹等以其命中精度高、抗干扰能 力强等优点，在精确制导武器中 占有重要地位。目前，激光制导 炸弹的命中精度已达 1 m 左右， 激光制导炮弹、激光制导导弹的 命中精度达到了 0． 3 ～ 0． 9 m。 2． 3 激光通信 ·66·
利用激 光 来 有 效 地 传 送 信 息，叫做激光通信，通常分为大 气通信和光导纤维通信［2］。
1） 亮度高 由于激光的发射能力强和能 量的高 度 集 中，所 以 亮 度 很 高， 它比普通光源高亿万倍，比太阳 表面的亮度高几百亿倍，若将中 等强度的激光束经过会聚，可在 焦点产生几千到几万度的高温。 2） 方向性好 激光发射后发散角非常小， 激光射出 20 km，光斑直径只有 20 ～ 30 cm， 激 光 照 射 到 380 000 km远的月球上，其光斑 直径还不到 2 km。 3） 单色性好 光的颜色由光的不同波长决 定，不同的颜色，是不同波长的
本文 2012-08-29 收到，作者系广西现代职业技术学院讲师
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飞航导弹 2013 年第 3 期
控制与制导
的办法，使热核聚变按照需要缓 慢而均匀地进行，连续地将聚变 能量转换为热能和电能，建成热 核动力反应堆和热核电站，是激 光技术和核技术联合开发研究的 热点； 由于激光有方向性强，单 色性好，亮度高，相干性好等特 性，其 在 军 事 上 的 应 用 十 分 广 泛。本文简单介绍激光技术在几 个领域的应用。 2． 1 激光侦察与测量
激光侦察与测量就是利用激 光的特性制造出激光的侦察与测 量仪器。例如激光测距仪、激光 雷达、激光卫星。 2． 1． 1 激光测距
激光 测 距 具 有 远、准、快、 抗干 扰、无 盲 区 等 优 点［2］。目 前，激光 测 距 机 的 种 类 繁 多，功 能千差万别，但从工作方式上看 不外两种： 脉冲激光测距和连续 波激光测距。
隐蔽性好、抗有源干扰能力 强： 激 光 直 线 传 播、方 向 性 好、 光束非常窄，只有在其传播路径 上才能接收到，因此，敌方截获 非常困难，且激光雷达的发射系 统（ 发射望远镜） 口径很小，可接 收区域窄，有意发射的激光干扰 信号进入接收机的概率极低； 另 外，自然界中能对激光雷达起干 扰作用的信号源不多，因此，激 光雷达抗有源干扰的能力很强， 适于工作在日益复杂和激烈的信 息来。激光的波长基本一致，谱 线宽度很窄，颜色很纯，单色性 很好。由于这个特性，激光在通 信技术中应用很广。
4） 相干性好 由于光由相同的光子组成， 所以相干性好，能像无线电波那 样进行调制，用来传递信息。
2 激光技术的军事应用 能产生激光的装置称为激光
器。1960 年 7 月，美国科学家梅 曼（ Maiman） 博 士，在 前 人 科 研 的基础上，在实验室里制造出了 世界上第一台激光器———红宝石 激光器，标志着 激 光 的 诞 生［3］。 1963 年 7 月，中国的科学家也制 造出激光器［3］。激光一问世，就 获得了异乎寻常的快速发展，应 用极为广泛： 首先，激光技术将 与电子技术更加紧密地结合，大 大提高信息的探测、传输和处理 能力、成为信息技术的支柱； 其 次，激光技术与核技术紧密结合 的开发研究是解决人类能源危机 的重要途径，利用高功率激光照 射聚 变 燃 料，使 之 发 生 聚 变 反 应，并找出能人为控制反应速度
关键词 激光技术 激光测 量 激光制导 激光通信 激 光武器
引言 激光技术是 20 世纪 60 年代
初发展起来的，以原子理论、量 子理论、光学技术和电子技术为 基础的一门高新技术，目前激光 技术已经被推广应用于农业、工 业、医 疗、科 学 研 究、军 用 武 器 及航天技 术 等 多 个 领 域，带 来 了 巨大的效益。本文根据激光的特 点对其在通信及军事方面的应用 进行了简单讨论。
1） 大气通信 大气 通 信 可 传 输 语 言、文 字、数 据、图 像 等 信 息。它 具 有 通信容量大、不受电磁干扰、保 密性强、设备轻便、机动性好等 优点，但使用光学收发天线相互 对准 困 难，通 信 距 离 限 于 视 距 （ 数公里至数十公里范围） ，易受 气候影响，在恶劣气候条件下甚 至会造成通信中断。大气通信可 用于 江 河 湖 泊、边 防、海 岛、高 山峡谷等地的通信； 还可用于微 波通信或同轴电缆通信中断抢修 时 的 临 时 顶 替 设 备。 波 长 为 0． 5 m附近的蓝绿激光可用于水 下通信或对潜艇通信。大气层外 的激光通信称为空间激光通信， 此传输损耗小，传输距离远，通 信质 量 高。主 要 用 于 卫 星 间 通 信。 2） 光导纤维通信 载有信号的激光束通过光导 纤维传至对方，光导纤维由芯和皮 两层构成，它们是折射率不同的两 种材料。如果光纤的弯曲程度不是 很大，且光线以允许的角度射入光 纤，则当光线与芯、皮的交界面相 遇时，在交界面处将发生像镜面一 样的全反射，而不会从光纤的侧面 漏出，即光线在光纤中曲折前进， 所以，光导纤维能够导光，进行通 信。光导纤维通信在军事上主要用 于远距离的战术通信系统，中短矩 离的局部通信系统和空中布缆，以 及在飞机、舰艇、雷达、导弹、卫 星等军事装备与军事设备和设施 内部的短距信息传递和通信联络
低空探测性能好： 对于激光 雷达来说，只有被照射的目标才会 产生反射，完全不存在地物回波的 影响，因此，可以“零高度”工作。
2） 激光雷达的用途 激光雷达可用于海陆空等环 境，军事上也有越来越广泛的应 用。 陆用激光雷达可用于生化战 剂的探测与防范。传统的探测方 法，主要 由 士 兵 携 带 探 测 装 置， 边走 边 测，速 度 慢、功 效 低，并 易中毒，而利用激光雷达探测系 统，可实时地远距探测，并确定 毒剂 气 溶 胶 云 的 斜 距、中 心 厚 度、中心角坐标以及毒剂相关参 数等，及时通过有线、无线技术 向部队控制系统报警，以采取相 应的防毒措施。 空用激光雷达可解决诸如飞 机尤其是直升机在低空巡逻飞行 时，极易与地面小山或建筑物相 撞的大难题。在直升机上，使用 固体激光二极管发射机和旋转全 息扫描器，可探测直升机前方很 宽的空域，地面障碍物信息可实 时显示在机载平视显示器或头盔
等。 2． 4 激光武器
激光武器是利用激光能量摧 毁目标或使其丧失战斗能力的武 器。激光武器的杀伤破坏效应主 要有三种： 烧蚀效应，激波效应 和辐射效应［2］。
激光武器一般分为高能激光 武器和低能激光武器两类。高能 激光武器又称强激光武器，它是 一种大型的激光装置，能在很短 的时间内发出高能激光束。击中 目标时，极大的光能量被目标吸 收，转变为热能，产生可达几百 万度的高温和可达几百万个大气 压的 高 压，使 目 标 被 烧 蚀、击 穿，甚至引起爆炸。激光武器具 有如下特点：
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控制与制导
显示器上，保障了飞行员的安全 飞行。
激光雷达也被广泛应用于海 洋科学研究，如浅海水深、海洋 叶绿素浓度、海表油污、海洋污 染以及海浪特征等测量研究。在 应用中，一 般 是 发 射 单 色 激 光， 根据不同探测机制接收不同的返 回光，从而获取海洋信息。 2． 1． 3 激光卫星（ 侦察）
1 激光的产生和特点 激光是利用光能、热能、电
能、化学能或核能等外部能量来 激励物质，使其发生受激辐射而
产生的一种特殊的光，即当原子 处于某一激发态时，由于受入射 光子的 作 用，会 向 低 能 级 跃 迁， 跃迁过程中发出的光子在频率、 发射方向、相位和偏振方向等特 性上都跟入射光子完全一样。这 样，由于引起受激辐射，一个入 射光子就产生出两个光子，这两 个光子又会产生四个光子，以此 类推，就产生了越来越多的性能 相同的光子，使光得到加速，这 就是 激 光［1］。激 光 具 有 四 个 特 点： ［1］