军用激光技术与激光武器论文讲解

军用激光技术与激光武器上过了军用激光与激光武器这门课，我受益匪浅，我对激光及激光在军事上的应用有了更深的认识。

激光最初的中文名叫做“镭射”、“莱塞”，是它的英文名称LASER的音译，是取自英文Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation的各单词的头一个字母组成的缩写词。

意思是“受激辐射的光放大”。

“受激辐射”是基于伟大的科学家爱因斯坦在1916年提出的一套全新的理论。

这一理论是说在组成物质的原子中，有不同数量的粒子（电子）分布在不同的能级上，在高能级上的粒子受到某种光子的激发，会从高能级跳到（跃迁）到低能级上，这时将会辐射出与激发它的光相同性质的光，而且在某种状态下，能出现一个弱光激发出一个强光的现象。

这就叫做“受激辐射的光放大”，简称激光。

激光主要有四大特性：激光高亮度、高方向性、高单色性和高相干性。

激光的高亮度：固体激光器的亮度更可高达1011W／cm2Sr。

不仅如此，具有高亮度的激光束经透镜聚焦后，能在焦点附近产生数千度乃至上万度的高温，这就使其可能可加工几乎所有的材料。

激光的高方向性：激光的高方向性使其能在有效地传递较长的距离的同时，还能保证聚焦得到极高的功率密度，这两点都是激光加工的重要条件激光的高单色性：由于激光的单色性极高，从而保证了光束能精确地聚焦到焦点上，得到很高的功率密度。

激光的高相干性：相干性主要描述光波各个部分的相位关系。

正是激光具有如上所述的奇异特性因此在工业加工中得到了广泛地应用。

目前激光已广泛应用到激光焊接、激光切割、激光打孔（包括斜孔、异孔、膏药打孔、水松纸打孔、钢板打孔、包装印刷打孔等）、激光淬火、激光热处理、激光打标、玻璃内雕、激光微调、激光光刻、激光制膜、激光薄膜加工、激光封装、激光修复电路、激光布线技术、激光清洗等。

经过30多年的发展，激光现在几乎是无处不在，它已经被用在生活、科研的方方面面：激光针灸、激光裁剪、激光切割、激光焊接、激光淬火、激光唱片、激光测距仪、激光陀螺仪、激光铅直仪、激光手术刀、激光炸弹、激光雷达、激光枪、激光炮……，在不久的将来，激光肯定会有更广泛的应用。

激光武器是一种利用定向发射的激光束直接毁伤目标或使之失效的定向能武器。

根据作战用途的不同，激光武器可分为战术激光武器和战略激光武器两大类。

武器系统主要由激光器和跟踪、瞄准、发射装置等部分组成，目前通常采用的激光器有化学激光器、固体激光器、CO2激光器等。

激光武器具有攻击速度快、转向灵活、可实现精确打击、不受电磁干扰等优点，但也存在易受天气和环境影响等弱点。

激光武器已有30多年的发展历史，其关键技术也已取得突破，美国、俄罗斯、法国、以色列等国都成功进行了各种激光打靶试验。

目前低能激光武器已经投入使用，主要用于干扰和致盲较近距离的光电传感器，以及攻击人眼和一些增强型观测设备；高能激光武器主要采用化学激光器，按照现有的水平，今后5—10年内可望在地面和空中平台上部署使用，用于战术防空、战区反导和反卫星作战等。

为了满足军事应用的需要，主要发展了以下5项激光技术：①光测距技术。

它是在军事上最先得到实际应用的激光技术。

20世纪60年代末，激光测距仪开始装备部队,现已研制生产出多种类型,大都采用钇铝石榴石激光器，测距精度为±5米左右。

由于它能迅速准确地测出目标距离，广泛用于侦察测量和武器火控系统。

②激光制导技术。

激光制导武器精度高、结构比较简单、不易受电磁干扰，在精确制导武器中占有重要地位。

70年代初，美国研制的激光制导航空炸弹在越南战场首次使用。

80年代以来，激光制导导弹和激光制导炮弹的生产和装备数量也日渐增多。

③激光通信技术。

激光通信容量大、保密性好、抗电磁干扰能力强。

光纤通信已成为通信系统的发展重点。

机载、星载的激光通信系统和对潜艇的激光通信系统也在研究发展中。

④强激光技术。

用高功率激光器制成的战术激光武器，可使人眼致盲和使光电探测器失效。

利用高能激光束可能摧毁飞机、导弹、卫星等军事目标。

用于致盲、防空等的战术激光武器，已接近实用阶段。

用于反卫星、反洲际弹道导弹的战略激光武器，尚处于探索阶段。

⑤激光模拟训练技术。

用激光模拟器材进行军事训练和作战演习，不消耗弹药，训练安全，效果逼真。

现已研制生产了多种激光模拟训练系统，在各种武器的射击训练和作战演习中广泛应用。

此外，激光核聚变研究取得了重要进展，激光分离同位素进入试生产阶段，激光引信、激光陀螺已得到实际应用。

随着激光技术的迅猛发展，激光武器越来越广泛的应用于实战。

这会严重威胁作战人员的眼睛，破坏系统的光电传感器。

因此，各国在发展激光武器技术的同时，也重视研究激光防护技术。

激光威胁主要体现在以激光束作为信息载体的各种激光设备和以激光束作为能量载体的各种激光武器。

这些激光设备和激光武器所发射的激光均能对人眼和光电传感器造成致盲和失灵。

由于人眼的各部分对不同波长光辐射的透射与吸收不同,因而不同波长的激光对人眼的损伤部位与损伤程度也不同。

常用的激光波长从0.2μm的紫外线开始,包括可见光、近红外线、中红外线直到远红外线。

0.2～0.315μm的中、远紫外激光及1.4～10.6μm的中、远红外激光不能透过晶状体到达视网膜，能量几乎被角膜全部吸收，主要损伤角膜；0.315～0.4μm的近紫外激光能量可部分透过角膜，到达晶状体后几乎被全部吸收，主要损伤角膜和晶状体；0.4～1.4μm的可见光和近红外激光大部分能量可透过角膜、房水、晶状体及玻璃体后到达视网膜，由于眼睛自身对光的聚焦作用,可使到达视网膜上的能量比角膜处高10万倍,因此低强度的照射就可能引起视网膜的严重损伤而导致视力下降甚至失明，由于视神经细胞的不可再生，一旦损伤视力将永远缺失。

在各种波长的激光中以倍频钕激光器发射的0.53μm的蓝绿激光对人眼的伤害程度最大。

激光破坏光电传感器所需的能量比对眼睛造成损伤的能量要高一到几个数量级。

据激光对光电传感器的破坏程度可分为软破坏与硬破坏。

软破坏指在激光作用下光电材料或器件的功能性退化或暂时失效，软破坏后探测器仍有信号输出，但信噪比会大大降低。

而硬破坏是激光使探测器材料发生永久性破坏，发生“饱和效应”，对于真正的反射信号接收元件不会再有反应，无信号输出。

实验表明，当受到强激光辐射时，热电型红外探测器将出现破裂和热分解现象，光电导型红外探测器则被气化或熔化。

对于光学系统来说，当光学玻璃表面在瞬间接收到大量激光能量时就可能发生龟裂效应，并最后出现磨砂效应，致使玻璃变得不透明而失效。

当激光能量进一步提高，光学玻璃表面就开始熔化。

这样，光学系统就会立即失效。

光电传感器作为装备系统的“眼睛”，广泛应用于激光雷达、激光测距、红外制导、光电对抗以及光通信等领域。

随着光电对抗技术的发展，其越来越容易受到激光的损伤。

激光防护技术要求在激光传输路径中或到达人眼及接收装置时，采取某些方法或装置材料削弱激光入射的能量，达到保护的目的。

在战场上，可以采取适当的观察方式、或者利用某些材料阻挡激光束来使人眼和光电设备传感器免受对方激光武器的威胁。

对于参战人员来说，可以利用电视系统、热象仪或面罩式光增强夜视眼镜等装置间接观察战场、跟踪和射击目标。

当敌方发射低能激光时，在电光装置内光路的某个位置上激光被转换成电信号，然后又转换成光，从而使激光不能进入眼睛，保护视觉免受伤害。

但电光装置内的对光灵敏部分可能被损坏或致盲。

此外，利用地形将头部降低，把对战场的观察次数和时间限制到最低限度，把视场减小到执行任务所绝对必需的大小。

在战场上应尽量不使用直接观察装置，因为这些装置能放大入射激光，从而对眼睛造成更大伤害。

如果必需使用光学放大装置，则要采取相应的防护措施。

另一种防护方法是利用激光防护材料制作成的激光防护装置快速截断、削弱激光束的能量，保护接收系统不受伤害。

激光防护材料性能的优劣对于防护镜和防护装置至关重要。

目前研究的激光防护材料主要有三种：线性防护材料、非线性防护材料和相变防护材料。

线性防护材料中应用技术比较成熟的是吸收型材料。

但是线性防护材料只对光波波长敏感，对光波强度不敏感，平等吸收或反射同一波长的强光和弱光，在阻止某一波长强激光破坏的同时，也阻止了该波长弱光的接收，由于这一特性，使得它只能防护单波长激光，防护带宽窄；当激光波长与光电传感器工作波长相同时，光电传感器就不能接收信号，反之，要接收信号就不能防激光致盲，两种功能不能同时兼顾。

20世纪80年代出现的非线性防护材料和相变材料能够弥补线性防护材料的劣势。

非线性防护材料主要利用材料自身的非线性吸收、非线性反射、非线性折射等性能对入射激光产生吸收、折射、散射、反射等实质偏离被保护的人眼或光电传感器。

目前主要研究的非线性防护材料有半导体材料、团簇材料、纳米材料等。

其中C60及其衍生物、酞菁类化合物、无机金属团簇等表现出优良的光学非线性，具有较强的限幅能力，下一步的工作主要是向器件化、实用化方向发展。

最近，作为碳的另一种同素异形体--碳纳米管表现出由于C60的强限幅能力，对其限幅能力和限幅机理仍处于进一步的探索中。

相变材料在强激光照射下会迅速升温到某一数值，材料由室温下的一种结构转变为另一种结构，光学性质也随之发生突变，由原来的透明状态变成不透明状态，显著限制了激光的透射，而在弱光辐射时没有相变产生，透过率高，从而达到激光防护目的。

这也是近年来发展起来的一种新型激光防护技术，目前研究最多的相变材料是二氧化钒（VO2）薄膜、五氧化二钒（V2O5）薄膜。

激光技术在军事领域的应用已经改变了传统的战争模式，激光武器对人眼和和光电传感系统造成严重威胁，激光防护技术应运而生。

线性激光防护材料具有一定局限性，但是发展较早，技术相对成熟，而且目前达到实用程度的防护材料。

随着激光武器朝着波长可调谐的方向发展，波长防护型材料将是未来研究的主要方向。

但目前该类材料大多处于实验研究阶段，距实际应用还有一些差距。

以后应大力开展防护材料的实用化、器件化方面的研究，努力探索激光防护的新原理、新方法和新材料，以实现对多波长军用激光的防护。