激光技术在武器中的应用[1]

参考文献
［1］ 王学军． 美国海军舰载激光武器 研发进展与趋势． 激光与光电子 学进展，2009（ 12） ： 27-37
［2］ 冯国英，周寿桓． 激光光束质量 综 合 评 价 的 探 讨． 中 国 激 光， 2009，36（ 7） ： 1643-1653
［3］ 曾焱，李润华，邓华秋． 以激光散 射立体角分布测量表面横向形 貌参数． 红外与激光工程，2010 （ 1） ： 156-159
半主动激光器的制导方法主 要是由位于光学焦平面的光电二 极管组构四象限探测器，探测目 标偏移的方向及量的大小，调整 追踪，完成制导。速度追踪制导 法是通过测量导弹速度向量与目 标视 线 方 向 的 误 差 夹 角，来 修 正、控制导弹的飞行方向，完成 追踪低速或固定目标，多用于空 地导弹制导。比例导引制导法是 利用导弹的横向加速度正比于目 标视线角速度，监测目标视线的 旋转角速度，用陀螺高精度地稳 定导引头的瞄准轴，常用于对移 动目标作战的导弹制导。现今激 光技术及半导体芯片制造工艺日 趋完善，激 光 器 的 制 导 精 度 和 反 应能力随之提高，激光半主动制 导已可用于捕捉、拦截高速运动 目标，极大地促进了制导技术的 发展。 2． 2 全主动激光器
宽发 射 面 半 导 体 激 光 器 用 于无 扫 描 成 像 雷 达，利 用 与 导 弹和目标差距成比例的收发信 号相 差，解 调 提 取 目 标 图 像 各 点像 素 强 度 及 距 离 参 数。优 点 是轻 小 固 化 设 计，成 像 分 辨 率 甚高，成像速率大于 30 帧 / 秒， 但不 足 之 处 是 成 本 较 大，不 便 推广。对 近 红 外 宽 面 积 半 导 体 激光 器 进 行 输 出 调 幅，利 用 离 散傅立叶变换解调提取信号幅 度和 距 离 信 息，排 除 距 离 模 糊 因素，增 大 射 频 副 载 波 调 制 范 围，使作用距离进一步提高。用 差分的方法得到导弹与目标相 对运 动 信 息，用 小 巧 大 功 率 半 导体激光器辅以阵列探测技术 可直 接 得 到 高 测 距 精 度，满 足 导弹精确制导和机动性强的需
［4］ 方兰兰，马军山． 基于半导体激 光器自混合效应的脉冲调制测 距 方 法． 应 用 激 光，2007 （ 4 ） ： 326-329
激光有源角度欺骗干扰是复 制对方激光信号后，将对方激光 引诱到 假 目 标 上 去，进 行 欺 骗。 激光有源距离欺骗干扰是对对方 测距仪及激光制导装置进行干 扰，让它无法获得目标实际距离 并失去命中率的技术。使用大功 率的激光则可进行激光噪声干 扰，将对方想得到的目标反射信 号淹没，使 对 方 雷 达 工 作 失 常。 激光致盲干扰是高技术战场强有 力的对抗手段，它可破坏敌方导 引头、测距机、指示仪及人眼有 机组织等。激光无源干扰可大规 模地实 施 且 便 宜 高 效，如 烟 幕、 箔条、伪装等可使敌方激光照射 受阻或得不到真正目标。
20 世纪 70 年代研究制造的海尔 法远程反坦克导弹，不仅可实现 一弹多头，还可改换不同的导引 头，以满足作战需要。陀螺-光学 耦合式半主动激光器的陀螺仅稳 定反射镜，探测装置和透镜仍固 定于弹体，可靠性明显提高，而 且其 精 度 又 高，陀 螺 的 负 载 又 小，再 加 上 其 结 构 简 单、尺 寸 小，因而大量用于对小目标且机 动性强的物体作战。
从目标上获取反射的激光信 息，探测制导参量，传至控制部 分是半主动激光器要完成的工 作。捷联式半主动激光器的探测 装置和光学部件固定于弹体，其 可靠性高，精度较低，可用于对 机动性弱的大目标展开攻击。陀 螺稳定光学系统式半主动激光器 的探测装置和光学部件的稳定由 动力陀螺执行，其尺寸小、精度 高、可靠性低，可用于对机动性 强的小目标进行攻击。如美国在 飞航导弹 2011 年第 11 期
1 激光技术在导弹中的应用 制导系统的根基出自惯性制
导技术，该技术的使用效果不受 环境气候的影响且自主性强，隐 蔽和机动性好，西方国家在这方 面发展较快。美国研究制造的海 神和三叉戟地地导弹使用了末助 推修正等先进技术，把惯性制导 精度控制在数百米内。苏联研究 制造的白扬-M 地地导弹使用中、 末、复合制导技术，削减惯性制 导的积累误差，把制导命中精度 控制在了 10 m 以内，使新型制 导技术的优势在制导精度上得到 充分体现。激光制导技术是高科 技现代化信息战的有力支撑，对
4 结束语 战争信息化技术正在飞跃发
展，要提高信息的侦探能力，激 光与电子技术应密切配合，取长 补短，发展可调谐激光，扩展激 光 波 长 范 围 ，增 强 激 光 对 抗 能
力。大力发展大功率激光发射装 置，提高软杀伤能力，发展激光 定向红外干扰对舰船的安全防卫 也是相当重要的。激光有源干扰 是光电对抗的主体，向低廉小型 化发展。激光箔条干扰材料可用 于地空光电干扰系统，是干扰激 光制导武器的有效方式。激光干 扰与反干扰是信息对抗中仍需研 究的重大课题。
本文 2011-07-11 收到，作者系九江职业技术学院副教授
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飞航导弹 2011 年第 11 期
情报交流
2 激光器在精确制导中的应用 2． 1 半主动激光器
为激光导引头指示目标是激 光指示器要完成的工作。常用的 Nd： YAG 固体激光器装备于海尔 法制 导 导 弹，测 量 距 离 10 km， 指示距离 5 km，既可固定于地面 指示，也可车载指示，是激光制 导导弹典型的目标指示器［5］。休 斯 飞 机 公 司 研 究 制 造 的 AGM65E 激光半主动制导导弹，可被 多种战机携带，结合机载或地面 组 合 式 激 光 指 示 器， 可 应 对 40 km外的地下混凝土工事目标 或大型军舰实施精确打击。法国 汤姆逊无线电公司研究制造的自 动跟踪激光照射系统，以其高性 能的目标捕获特性，能出色地完 成制导。为提高目标与背景的对 比度，加强目标识别能力，需用 中波和长波激光指示器，CO2 激 光器 应 运 而 生，其 脉 冲 重 复 频 率、输出功率比 Nd： YAG 固体激 光器高，对战场硝烟与大气的穿 透能力也更强。而金绿宝石激光 器因波长在0． 7 μm ～ 0． 8 μm 之 间，具有连续可调性，故在激光 干扰对抗方面更具潜力。
二极管成像激光雷达测距性 能好、三维截面成像能力强。同 时，功耗低、寿命长、价廉可靠、 质量轻、尺寸小，还可采用室温 探测，作用距离达 10 km，可进 行即时图像处理。如脉冲选通式 二极管激光雷达、CW 非扫描成 像二极管激光雷达，不但能使作 用距离增大，而且距离、速度成 像的速率很快。激光成像雷达除 精确测距外，还可进行测速、测 角、目标识别等。 3． 2 激光对抗
增强命中精度及改良制导方式都 具有很好的可行性和操作性。从 各类制导技术的特点上看，地地 导弹除不宜采用光纤、红外、电 视制 导 外，可 利 用 地 形 景 象 匹 配、星光、雷达等构成复合制导 进一步提升制导综合性能。而激 光制导用于地地导弹可提高制导 精度，使激光制导的优势充分发 挥。
随着激光技术的发展，激光 近炸引信使用激光二极管红外激 光测距，针对不同类别目标而装 定引 爆 高 度，精 确 控 制 爆 炸 高 度，使战斗力增强，如英国的空 射反辐射导弹。采用半导体激光 器的激光近炸引信波束窄、方向 性好、抗干扰能力强，可实现对 目标全方位的探测［4］。
情报交流
激光技术在武器中的应用
何景瓷
摘 要 介绍激光的作用及激 光器在导弹中的使用及半导体激光器 的发展优势。列出国外导弹的一些技 术参数和在战场上的使用实例。分析 激光技术在作战中的使 用 及 发 展 前 景。指明激 光 侦 探 与 反 侦 探、激 光 干 扰与反干扰是相互促进、共同发展的 矛盾双方。最后阐明激光对抗的发展 趋势。
武器成本低廉、结构简单，这更 加剧 了 空 天 制 导 武 器 的 发 展。 所谓激光制导就是用激光作为 目标信息载体，将炸弹、导弹或 炮弹 引 导 指 向 要 攻 击 的 目 标， 实施极高精度打击的一种技术。 激光 的 单 色 性 好，光 束 的 发 散 角小，使 激 光 制 导 的 抗 干 扰 能 力强，从 而 优 于 其 它 各 种 制 导 方式［2-3］。激 光 配 合 红 外、雷 达 等发 展 为 复 合 制 导 技 术，使 复 杂战场环境下的全天候作战成 为现实。
由激光器发射光束，通过光 学扩束器照射目标，经目标反射 的回波信号被安装在陀螺上的探 测器接收，再经信息处理器转化 为目标距离和强度图像，若图像 中心偏离光学系统的主轴，控制 器就把误差信息传至陀螺仪，陀
螺仪进动后使光学系统的主轴与 目标图象中心保持准直，发出制 导指令。
红外激光波长越短，激光发 射的束散角就越小，导弹相对目 标运动产生的多普勒频移越大， 激光的空间分辨率越强。考虑到 激光主动制导的激光器应尽可能 体积 小、价 格 价 廉，峰 值 功 率 大，能 远 距 离 作 用，不 伤 害 人 眼，在实际选用中要统筹兼顾激 光波长与激光器［6］。半导体激光 器是主动制导激光发射源的首 选，它 体 小 价 廉，光 束 质 量 高， 可 靠 性 强， 发 展 潜 力 大。 如 808 nm 高 功 率 AlGaAs / GaAs 单 量子阱远异质结半导体激光器电 流强、性能好，半导体泵浦固体 激光器的脉冲重复频率好，结构 紧凑，泵浦效率高，抗过载能力 强［7-8］。
采用激光制导的遥控制导可 满足空中作战需求，弥补硬件缺 陷，克服多种干扰，修正弹道并 命中目标。利用目标反射的激光 主动寻的制导可用于空空导弹、 弹道导弹、巡航导弹的末精确制 导。遥控、自动寻的等构成的复 合制导使弹道连接平滑，用途更 广。20 世 纪 的 越 南 战 争 使 空 空 导弹 的 发 展 较 为 完 善，如 美 国 AIM 系列导弹。
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பைடு நூலகம்报交流
求。
3 激光技术在其它方面的应用 3． 1 激光测距
激光早期的应用之一就是激 光测距。激光的距离分辨率远高 于微波，主要是因为频率是微波 的成千上万倍，通过激光的精确 测距，使得到的目标三维图像准 确清晰，从而为提高目标的识别 能力奠定了基础。