紫外探测技术在军事上的应用
光电侦察告警技术在光电对抗中的应用
光电侦察告警技术在光电对抗中的应用光电侦察告警技术在光电对抗中的应用光电对抗(Electro-Optical Countermeasure)是指敌对双方在紫外、可见光、红外波段范围内，利用光电设备和器材对敌方光电制导武器和光电侦测设备等光电武器装备进行侦察干扰，使敌方光电制导武器和光电侦测设备等光电武器装备失去或降低其作战技能，并保护己方光电设备和人员免遭敌方的侦察干扰，正常发挥作用所采取的各种战术技术措施的总称。
它是电子对抗领域中的一个重要组成部分。
用光波作为“炮弹”的光电对抗武器装备及其技术，以惊人的速度得到发晨，成为实现各国军事竟争的重要焦点之一。
光电对抗技术最早起源于上个世纪50年代左右，美国是最先研制成对抗红外制导导弹的红外装置的国家，在1974年第四次中东战争中，就开始使用红外干扰机和红外干扰子弹等。
自此，红外对抗技术才得到了进一步的发展；而激光对抗则始于60年代末期，1968年美国研制成功世界上新的制导武器激光制导炸弹时，便开始了对抗措施的研究。
在70年代初期，就开始出现坦克载激光告警设备、舰载激光告警器和装在飞行员头盔上的激光告警器。
一直至今各国都在积极地发展光电对抗技术并建立新型的光电对抗体制。
毕竟，随着光电对抗技术的发展和应用，使得现代战争中防空武器系统面临的作战环境越来越严峻，没有光电对抗能力或对抗能力差的防空武器不仅不能有效地杀伤敌人，甚至自身的生存也会成为问题。
而且近代的几次战争也从侧面充分地证明了这点，历史的教训往往更直接、更深刻。
在军事应用中，光电精确制导技术和光电侦测技术发展迅速；应用广泛，目前己形成较完善的装备体系，许多现代军事作战平台(飞机、舰船、坦克及装甲车等)，普遍装备了前视红外系统、红外热像仪、激光测距机、微光夜视仪等光电侦测设备，使现代战争没有了白天和黑夜之分。
同时，在军事平台中还装备了激光制导导弹和炸弹、电视制导导弹和炸弹以及红外制导导弹等光电精确制导武器，这些光电精确制导武器具有命中精度高、全天候、全时段使用的特点，使得现代战争作战模式发生了巨大的变革。
光电子技术在军事领域的应用
光电子技术在军事领域的应用(2009-07-17 14:31:03)转载▼标签：杂谈有什么样的生产方式就有什么样的作战方式。
两次世界大战及以后的许多局部战争的作战方式都反映了当时的生产方式，即工业化大生产方式。
随着科学技术的进步，世界进入了知识经济时代，作为知识载体的信息技术高速发达，人们的生产方式正在发生深刻变化。
相应地，作战方式也在发生深刻变化。
知识经济时代的战争，我们称之为“高技术条件下的战争”，其特点就是对信息的依赖程度大大增加。
作战双方运用一切侦察手段，包括星载、机载、车载、舰载和侦察人员携带的电子、光电子、声学仪器设备，力求实时地掌握战场态势和有关细节，亦即力求增加战场“透明度”，使自己处于主动有利的位置。
因此，又力求隐蔽自己的兵力、武器装备的部署和作战意图，给敌人以假象。
军队的各级指挥机关、后勤供给系统、各种武器平台乃至单兵对信息的依赖程度极大地增加，因而信息量和信息流量猛增，对信息的获取、传输、处理、存储、分发和显示的要求越来越高，战场数字化成为必然要求。
每次军事行动一般可分为侦察、判断、决策和行动这样四个阶段（简称作OODA）。
一次行动之后，还要再侦察，看看这次行动的效果如何，然后判断、决策和行动。
这种循环周而复始，直至战争结束（或告一段落）。
这个行动周期随着军事技术的进步而缩短。
譬如，在第二次世界大战期间，行动周期为一个月，到越南战争期间缩短为一周，到海湾战争期间（被认为是一次典型的高技术局部战争）就缩短为一天。
美国军事专家预言到21世纪初，行动周期将缩短为一小时。
行动周期大幅度地压缩首先要归功于信息技术的高度发达，它在这个周期的每一个环节中都起着决定性作。
就作战方式而言，精确打击成为知识经济时代军事行动的主要方式。
在某种程度上类似于按用户要求“送货上门”。
据美国空军估计，在二次世界大战中大约需要9000枚炸弹才能摧毁一个目标，越南战争期间摧毁一个目标的炸弹数降至300枚，而在海湾战争中只需两枚。
紫外光通信在军事通信系统中的应用_李霁野
第3卷 第4期 光 学 与 光 电 技 术V ol. 3, No. 4 2005年8月OPTICS & OPTOELECTRONIC TECHNOLOGYAugust, 2005收稿日期 2004-11-30； 修改稿日期 2005-01-27 作者简介 李霁野（1954-），男，高级工程师，主要研究方向为数据通信、野战程控交换机。
E-mail: li_cssar@ 文章编号 1672-3392(2005)04-0019-03紫外光通信在军事通信系统中的应用李霁野 邱柯妮（中国科学院空间中心通信室，北京 100080）摘 要 介绍了紫外光通信的性能特点、链路工作方式及影响紫外光通信的主要因素，并分析了紫外光音频通信系统的设备构成及其在军事作战和演习中的应用。
关键词 紫外光通信；保密性；工作方式 中图分类号 TN929.1 文献标识码 A1 引 言紫外光通信作为一种新的通信手段，其最突出的优点是不易被探测和截收，非常适用于近距离抗干扰的通信环境。
美国军方对紫外光通信领域高度重视，从上个世纪30年代至今，他们进行了从基本原理到实用系统等多方面的研究，已研制出实用的设备，但其项目研制情况和技术细节目前都处于高度保密状态。
与之相比，紫外光通信的研究和实践工作在我国起步较晚，国内在该领域的研究还远远不够，特别是在军用领域，对军用紫外光通信系统的研究已经迫在眉睫。
2 紫外光通信的特点及工作方式紫外光通信的基本原理：以紫外日盲区的光谱为载波，信息电信号调制加载在紫外光上，通信系统的发射端和接收端通过初定位和调整，再经过光束的捕获—对准—跟踪（APT ）建立起光通信链路，然后以自由空间和大气为信道来传输信息。
2.1 紫外光通信的优点1）数据传输的保密性高系统辐射的紫外光通信信号扩散在大气层中被大气吸收，信号的强度按指数规律衰减，这种信号场强的指数衰减是距离的函数。
这样，就可以根据通信距离的要求来调整系统的辐射功率，使其在通信范围之外的辐射功率减至最小，从而使敌方很难截获紫外光通信信号。
紫外线技术在军事工程技术中的应用
测器和滤光片的性能以及其它的一些技术措施。 而到 研究可以分为两种类型。
了 20 世纪 80 年代末, 已开始有成型的装备使用在军 211 低层 (臭氧层以下) 大气紫外特性
事部门中。
从所检索到的文献来看, 在 20 世纪 50 年代以前,
纵观这 60 多年的文献, 大致可以看出如下规律: 对于紫外线的低层大气传播特性基本上没有什么实验
比较, 并初步考虑了多次散射的影响。这个半经验模型
பைடு நூலகம்
较好的解释了紫外传输特性。
目前可见光在大气中的传输模型和计算软件已经
存在了[4], 只不过是所计算的光谱宽度并没有扩展到
紫外而已。进入 20 世纪 80 年代以后, 随着对紫外线的
低层大气传播特性研究的深入, 针对紫外的计算模型
和计 算 软 件 相 继 出 现。 空 军 地 球 物 理 实 验 室 (A ir
早 期 的 大 气 模 型 采 用 了 两 种 模 型[4]: 一 种 是
T exa s 的 辐 射 研 究 协 会 ( R ad ia t ion R esea rch
A ssocia te) 的M o llte Ca rlo 计算模型, 它能处理紫外传
播的任何复杂问题, 但是速度比较慢; 另一种是通过实
纵观文献, 紫外线的低层大气传播特性主要受四 个因素的影响[4, 12 ]:
(1) 氧分子的吸收。 虽然在较早的文献中并未考 虑氧分子的作用, 但是在以后的研究和模型中都考虑 到了它的影响。 氧分子是太阳紫外辐射在大气中人射 多深的主要因素, 并决定有多少游离的氧分子, 而这些 氧分子决定了大气中的臭氧含量。
resea rch m ade by U S in the field of u ltravio let techno logy.
关于光电探测技术在武器装备上应用初探
关于光电探测技术在武器装备上应用初探闫慧辉中国人民解放军第4328工厂军械光电车间，山西长治, 046011摘要：本文介绍了光电探测技术在武器装备上的应用，并对红外探测技术，紫外探测技术，多光谱/超光谱成像技术和激光雷达成像技术进行了论述。
光电探测技术可完成光电侦察、夜视、导航、制导、寻的、搜索、跟踪和识别多种功能是未来探测技术发展的重点方向之一。
关键词：光电，探测，武器装备0、引言光电探测技术是根据被探测目标辐射、反射的光波的特征来探测、识别的技术。
光电技术在军事应用中的四大优点，看得更清、打得更准、反应更快和生存能力强。
光电探测技术是现代战争中广泛使用的核心技术，它包括光电侦察、夜视、导航、制导、寻的、搜索、跟踪和识别多种功能。
1、红外探测技术红外探测技术目前主要分为近红外,中红外和远红外三种研究领域，中红外探测技术由于中红外线的高强度和高穿透性，研究也最为成熟，可以分析物质的分子组成。
远红外的主要优点就是其穿透性,用于探测，加热等，应用也比较广泛。
近红外由于其强度小，穿透力一般，用近红外技术可以做某些成分的定量检测,最关键的是还不必破坏试样。
由于温度高于绝对零度的任何物体都会辐射红外线，利用适当的对红外线足够灵敏的探测器，即使在夜里没有光照的情况下也能探测到物体的存在，还可得到它的外形图像。
一些典型物体的温度和辐射峰值波长见表1。
表1 典型物体的温度和红外辐射的波长2、多光谱/超光谱成像技术由于光学空间分辨率有限，以辐射强度为基础的空间信息并非总能提供足够的目标信息，例如远距离的小目标或隐匿在更亮背景干扰下的目标，仅仅根据它们辐射强度特性就无法分辨出来。
遥感中采用光谱特性、偏振特性和时间特性等多维判别方法来识别目标和背景，并越来越重要。
光谱成像就是在这种观念下研究发展起来的，光谱成像技术按波段数目和分辨率大致可分为三类：多光谱成像，其波段为10～50个，光谱分辨率（Δλ/λ）为0.1；超光谱成像，其波段为50～1000个，光谱分辨率为0.01；极光谱成像其波段为10-100个，光谱分辨率为0.001。
探测敌狙击手技术
探测敌狙击手技术姓名：董祥瑞学号：0908320101指导老师：周克栋课程：智能化单兵武器摘要：介绍了我们为什么要发展反狙击手探测技术以及目前世界上比较成熟的几种典型的“反狙击探测系统”。
这些系统或以被动方式测定射击弹道、确定狙击手位置，或以主动方式发现潜伏的狙击手。
系统按其工作机理主要划分为3类：声探测、红外探测和激光探测。
分析了这些探测系统存在的弱点和缺陷以及近期迅速发展的紫外探测技术，论述了国内外研究现状及发展趋势。
关键词：反狙击手声探测红外探测激光探测紫外探测1.军事需求狙击手在战争中的作用毋庸置疑。
他们高效率地射杀敌方人员、毁伤关键设备,迟滞敌方部队的行动.他们行踪诡秘、伪装良好、难于察觉.他们的存在往往带来恐慌,成为敌方的心腹之患。
随着狙击步枪射程、精度、威力的提高,以及高性能观瞄设备的涌现,狙击手的威胁日益增加。
在常规作战、维和、反恐等行动中,狙击手成为最主要的威胁之一，各国政府要员更是需要防范狙击手的黑枪。
因此，反狙击手已经成为各国关注的问题。
狙击手往往躲藏在建筑物内或丛林中，隐蔽的等待目标的出现。
特别是在城市环境中，狙击手可准备多出设计位置和多条逃跑路线，很容易逃脱。
因此，迅速发现并准确确定狙击手的位置，是实施反狙击手行动必须首先解决的问题。
2.国内外研究现状及发展趋势（1）美国BBN系统和技术公司开发的“枪弹定位器”声测系统、美国PALS被动声探测定位系统等声探测系统是目前广泛应用的反狙击探测系统。
（2）美国Ther motrex研究所开发了快速红外狙击手跟踪系统、休斯飞机公司研制的红外反狙击手系统等红外探测系统。
（3）以色列拉斐尔公司研发的Spotlite是一种高精度红外探测系统，能同时对多个轻武器/狙击手射击源进行远距离精确探测、识别和定位，反应迅速，探测概率高，可昼夜工作，并具有火力管理能力。
（4）目前各国装备的激光反狙击探测系统主要有法国的SLD500激光探测系统、英国EADS开发的基于激光监视技术的Ellipse反狙击手激光探测系统等。
隐身紫外探测技术的研究与应用
隐身紫外探测技术的研究与应用在现代的战争和军事领域中，探测隐身飞机和舰艇一直是一个大问题。
由于隐身技术的复杂性和难以预测性，这一问题随着技术的不断进步变得越来越棘手。
然而，近些年来，隐身紫外探测技术的出现很大程度上解决了这一问题。
隐身紫外探测技术是一种基于高能紫外光的探测技术。
该技术通过研究隐身飞机或舰艇本身不同的辐射来源，来实现对其位置、速度、方向等参数进行非常精确的探测和分析。
隐身紫外探测技术的优势在于，其可探测对象的范围更广，且探测精度更高，同时其针对低频或被动隐身形态更具有优势。
在开展相应研究工作的过程中，科研人员们首先需要重点关注的是，如何准确、迅速地实现隐身目标的探测。
对于隐身目标标志物的探测，多数人们首先会想到红外线(Spectrum)探测技术。
事实上，红外线探测技术的确具有很高的实用性和应用范围，但是在一些隐身形态中，红外线探测技术无法进行有效探测，这就需要隐身紫外探测技术的进一步应用。
在隐身紫外探测技术的实际应用中，相关科学家们采取了多种不同的探测手段。
其中包括了隐身目标标志物的辐射信号特征研究、隐身目标标志物的光谱特性研究、隐身目标标志物的反射特性研究，以及隐身目标标志物的热特性研究等。
这些研究中都涉及到非常复杂的仪器设备和数据分析技术。
在这些方面的研究中，科学家们不断地寻找并且研究探测的不同方法。
随着技术的不断进步，除了紫外光谱分析仪这种传统探测方法外，利用芯片和集成电路等技术，制作了相关的隐身探测设备。
同时，在大数据的支持下，利用人工智能、机器学习等技术，相应的数据分析技术也得到了大幅提升。
在军事领域中，隐身紫外探测技术的应用非常广泛。
当然，这也意味着着在不同的隐身战术形态中，采用隐身紫外探测技术的研究与应用也变得更加复杂和细致。
例如，在舰艇隐身方面，如果隐艇航行时底部泛光，通过相关的隐身紫外探测设备可以地形实施反隐身措施。
同样，在夜间训练和行动中，逆光和夜视设备都无法进行有效探测的情况下，采用高能隐身紫外探测技术，可以显著提高实时探测的精度，减小失误率，大大提高军事行动中的成功率。
【doc】军用紫外光学技术的发展
军用紫外光学技术的发展第4卷第6期2006年12月光学与光电技术OPTICS&()PToELECTRONICTECHN()L0GYV o1.4.No.6December,2006文章编号:1672—3392(2006)06—0060—05军用紫外光学技术的发展刘菊贾红辉尹红伟(国防科技大学理学院技术物理研究所,长沙410073)摘要以紫外光在自由大气空间分布特性为基础,介绍了紫外光学技术在几种军事工程中的应用,主要包括紫外光通信,紫外告警,紫外侦察及紫外制导等技术,讨论了其系统的工作原理及特点,分析了军用紫外光学技术需要突破的关键技术和难点.关键词紫外辐射;紫外探测;紫外光通信;散射大气中图分类号TN929.1文献标识码A1引言自上世纪8o年代以来,以美国为代表的世界先进军事强国,在红外技术相对成熟以后,已将研究重点转向紫外光波段的军事应用方面,经过2o余年的发展,已取得非常显着的成果.紫外通信方面,2000年美国GTE公司为美国海军研制并装备了紫外光通信系统_1];紫外告警方面,美国陆军研制的PMAWS-2000紫外报警器已经装备在多种型号的坦克和装甲车上,紫外波段导弹预警系统AAR57目前已经小批量装备部队,美国航空航天局研究的EBCCD紫外成像系统已经应用于探空火箭,此外带有紫外探测阵列的MSX卫星和Cle—mentineMission卫星也应用于天基告警防御系统l2;紫外侦察方面,据2000年美国空军报告报道,美军SR71黑鸟高空侦察机首次安装了基于紫外成像及处理技术的紫外侦察设备;紫外制导方面,美国的"毒刺"导弹等系列导引头就采用红外/紫外双色探测器,极大地增强了尾刺导弹的作战性能;随着紫外光信息技术的应用,紫外干扰技术也相应得到了发展_3].虽然美军军用紫外光学技术飞速发展,并研究出装备服役部队,但项目的研制情况和技术细节目前都处于高度保密状态,与之相比,军用紫外光学技术的研究在我国相对起步较晚,研究领域远远不够,军用紫外光学技术的研究迫在眉睫.2紫外光在自由大气中空间分布的特件紫外光波长为10~400nm,由于在这一波长范围内的射线依波长变化而表现出不同效应,所以一般把紫外辐射划分为NUV(400～315nm),MUV(3l5～28Onm),FUV(280~200nm),VUV (200~10nm)四个波段.自然界中太阳是最大的紫外辐射源.太阳辐射的紫外光要到达近地低空地面则要受大气层的强烈作用.大气层影响紫外光在近地低空分布比较大的因素是氧气分子的吸收和臭氧分子的吸收. 图1是地面的太阳辐射大气吸收光谱一般情况图.誉,船蝌ooHoHoCoCoH0几1●rrn_厂1l●●一——■■■-图1太阳辐射大气分子吸收光谱图Fig.1Solarabsorptionspectrumbymoleculeintheair从紫外光部分看,氧气对200nm以下的紫外光波段强烈吸收,臭氧分子对200～300nm紫外光波段强烈吸收.图2给出了实际测出近地低空大气太阳光照射到地面光谱的分布情况.从图中可以看出,波长小于300nm的紫外光在近地表面收稿日期2006—02—16;收到修改稿日期20060623作者简介刘菊(1963),女,硕士研究生,讲师,主要从事信息光学与紫外光学技术研究.E-mail:************.en第6期刘菊等:军用紫外光学技术的发展几乎不存在,太阳光紫外辐射在通过大气层后呈以下特点:1)高空大气层中的氧气强烈吸收波长小于200nlTl的紫外线.2)对流层上部平流层中的臭氧对300～200rim范围的紫外线有强烈的吸收作用,因而太阳辐射的紫外线在近地大气中这一波段几乎不存在,这就是"日盲区".3)太阳辐射中的近紫外成分(400~300nm)通过地球大气层较多,因此该波段被称为大气的"紫外窗口".由于紫外辐射在大气层中传播时强烈的散射作用,所以近地大气中的紫外辐射是均匀分布的.图2太阳光在近地紫外光谱分布图Fig.2Solarultravioletspectrum distributioninthelowair军用紫外光学技术大多是建立在紫外光在近地大气中的"日盲区"和大气层中的"紫外窗口"基础上的.在被动式紫外探测应用方面,敌机或攻击导弹的尾焰里辐射出的紫外光会在工作于"日盲" 波段的紫外监测系统..卜形成"亮点";主动式紫外光传输方面,系统可选用具有紫外"日盲区"光源,工作时在近地低空大气上几乎无背景光的干扰;在卫星紫外预警方面,由于地球上紫外辐射较小,同时高空20krn左右的臭氧层的强烈吸收紫外光谱,为卫星紫外预警提供了很干净的背景等等.军用紫外光学技术的典型应用利用紫外光易被氧吸收及其在大气中的强烈散射特性,紫外光学技术在军事工程上主要应用于紫外光通信,紫外告警,紫外侦察及紫外制导等系统.3.1紫外光通信紫外光通信系统的基本原理就是把紫外光作为信息传输的载体,把需传输的信~,Dri载到紫外光上,以实现信息的发送和接收.常用的紫外光通信系统原理框图如图3所示,该系统信息调制方式采用电流内调制方式,光源一般选用标准低压汞灯, 数字信号经过编码后形成高低电平的数据脉冲编码流,电平转换后进行调频调制,或者数字信号直接调频调制;语音信号在声电转换后直接信息调频调制,不管传输的是数字信号还是声音信息,被调制后的信号通过驱动电路控制光源的发光频率把信息以光的形式发射出去.携带信息的紫外光信号经过近地低空大气传输,从紫外光探测器出来的电信号经过处理,解调,判别数据传输或语音传输电路,数字信号通过电平转换或者直接转换还原成数据,语音信号则通过相应电声设备还原成语音. 图3内调制式紫外通信系统原理框图Fig.3FrameworkofUVcommunication systembyinteriormodulation另外,紫外光通信系统信息加载方式也可采用外调制方式,原理框图如图4所示.外部频率调制方式中,紫外光源光强恒定,要传输的数据或语音信号通过调频转换成相应的频率电平信号,被调制后的信号控制晶体开关,使得信号控制紫外光辐射的闪烁频率.这种方式光源一般采用紫外激光器, 系统中发射装置采用发散透镜,接收采用会聚透镜以便能更好实现通信传输.但是由于大气信道对调制速率的限制和系统采用的光学元件较难集成, 抗震动性能不好,不太适合进行战场上的通信联络.霪一匝叵图4外调制式紫外光通信系统原理框图Fig.4SchematicofUVcommunication systembyexternalmodulation紫外光通信具有有效范围广,抗干扰能力强,全天候工作及类似无线电波的非视距工作模式等优势.紫外光通信的局域性以及本身不受无线电干扰,对飞机及机场的电子系统不产生干扰,敌方光学与光电技术第4卷无法窃听的优点,特别是在机械化部队和海军舰艇部队的秘密集结中,可以满足在"无线电寂静"条件下的战斗队形区域通信要求.紫外光信息传输是利用紫外光的散射效应,可以绕过障碍物进行保密:嗵信,并且,紫外光通信系统具有小型,轻便,模块化的优点,系统的大小可以根据通信距离的要求进:行组合,所以特别适用特种部队作战的通信要求. :往常规战中,方舱到方舱的紫外光通信将大大减少线路的开设和拆除时间.3.2紫外告警由于红外告警存在虚警率高的缺点,各大军事强国一直都在寻找一种低虚警率告警技术,紫外告警就是在这样的条件下产生的.紫外告警技术按其工作原理可分为近地大气紫外告警和天基紫外预警系统.3.2.1近地大气紫外告警典型的火箭/导弹燃料特征辐射光谱如表1所示[.表1火箭/导弹燃料特征辐射光谱Table1Ultravioletradiationspectrumofthe rocketandmissilefuelburningA12O3微粒热致发光V,NUV,MUV铝化混合固体燃料C川OO.V,NUNVMVUV+化学发光,,OH化学发光NUV拄:VmⅡJ见光;NUV一近紫外光;MUV中紫外光从表中看出,无论哪类燃料的燃烧,均存在较强的紫外辐射,可以通过探测导弹尾焰的紫外辐射进行的告警.如果工作波段在"日盲区",太阳发出的紫外线基本上都被高层大气吸收,背景非常干净,那么导弹辐射的紫外线就会在紫外探测器上形成一个亮点,可以据此发现导弹来袭从而发出警报,美国陆军PMAWS2000紫外告警器就是利用这一原理实现告警的.同红外探测相比,利用日盲区紫外进行导弹发射探测具有以下优点:1)紫外探测技术为系统提供了成熟的极其灵敏的传感器,可采用先进的信号处理技术.2)工作在日盲区,避开了最大的紫外光源,并且空间造成的紫外背景辐射较少,使信号检测难度下降,虚警率下降.3)紫外探测技术使系统大为简化,不需冷却,重量轻,体积小,易携带.紫外告警技术已经发展了两代_5]:第一代导弹逼近紫外告警系统以单阳极光电倍增管为探测器件,具有体积小,重量轻,低虚警和低功耗的优点, 但存在角分辨率低,灵敏度低等缺点.第二代导弹逼近紫外告警系统属成像型告警器,是以面阵器件为核心的探测器,具有角分辨率高,探测能力强,可对导弹进行分类识别,并能引导定向红外对抗光束的特点,所以具有优异的技术性能.3.2.2天基导弹紫外预警系统天基导弹预警系统中,无论对于洲际导弹,其他大型战略导弹较远程的战术导弹或高空战略轰炸机,在导弹主动段由于燃烧物中物质分子的转动和振动能级的跃迁将引起各种不同频率的辐射,其中重要的辐射是由发动机加力和巡航阶段燃烧产生的;另外高速飞行导弹的主动段和巡航段初,在导弹前端会产生冲击波,温度超过6000K,也有大量的紫外辐射.这些特征辐射为紫外的探测和预警过程产生依据.对于在海拔50km以上的上述目标,由于紫外波段的大气吸收急剧减弱,目标的紫外辐射已经足以使天基紫外预警系统上的探测器响应;由于臭氧层的紫外线强烈吸收,地球的昼半球的紫外辐射比可见光和红外波段的辐射低几个数量级,而200～300nm的地球背向散射又要比导弹发动机尾焰光谱辐射亮度和导弹再入段光谱辐射亮度低许多(最大相差一个数量级以上), 如图5所示,更利于对弹道导弹等高温飞行物体的监视和识别;由于火箭尾焰基本上是热辐射源,只有最热部分有较强的紫外辐射,所以紫外尾焰比红外尾焰空间上更紧凑,易被天基探测器锁定;由于工作波长较短,光学系统的衍射效应小,加上探测器内噪声水平低,无须低温冷却,这些都有利于天基紫外预警系统实现降低成本和小型化.第6期刘菊等:军用紫外光学技术的发展图5弹道导弹尾焰辐射和地球昼半球背景辐射强度比较罔Fig.5UVintensitycomparisonbetweenballistic missileplumeandearthbackgroundindaytime3.3紫外侦察和紫外告警类似,紫外侦查主要对紫外辐射光谱强或反射光谱强的目标进行探测.工作于近紫外波段的紫外侦察系统主要是利用军事目标对太阳光中紫外的不同反射系数实现,典型应用于飞机的实体侦察和地面实体目标等;而工作于"Et盲区"紫外波段的紫外侦察主要检测目标辐射出的光谱,典型应用于巷战中反来枪械探测系统和飞行器发动机的烟羽侦察.近距离内的日盲区紫外探测器可以探测到这个信号,并确定发射的方位,位置,进而摧毁.3.4紫外制导紫外制导和紫外告警的原理相同,用紫外光制导,引导导弹对目标进行攻击,用紫外能量比率鉴别红外干扰和利背景源,可大大提高目标的探测能力和抗红外十扰能力,极大地增强导弹的作战性能.4军用紫外光学关键技术及难点紫外光学技术作为一项新兴技术具有重要的战略意义,在军事工程中应用需要突破许多关键理论及技术难点.4.1紫外光大气传输理论,散射模型及系统仿真的建立研究紫外线在大气中的吸收和散射理论是军用紫外光学技术的难点,对紫外光通信技术来说尤其关键.日前国内外对紫外传输特性的研究甚少.由于涉及多次散射这样一个极其复杂的问题,因此上述内容的研究就成为紫外探测及应用技术的关键问题之一.虽然国外出现了LOTRAN, MODTRAN等仿真软件,但是其模拟仿真在紫外光谱上误差较大,也很难实现其多次散射及多路时间扩散问题的过程模拟.4.2紫外光学元件设计技术主要包括特定波长紫外滤光片的设计,透紫外光学镜片及光学系统的设计等.透紫外光学技术是实现信息光电转换之前的滤波,对系统的好坏起决定性作用.此外紫外望远镜等光学关键部件的设计技术的突破对军用紫外光学研究的全面开展具有重要作用.4.3高灵敏度,低噪声紫外探测器件的研制单点式的紫外探测器件主要有:紫外真空二极管,分离打拿极型紫外光电倍增管(UV～PMT)及最新的沟道光电倍增管等.CPM采用半导体沟道倍增,具有响应速度快,抗磁场干扰能力强,体积小,重量轻及易集成等特点,且供电电路简单.面阵紫外光CCD主要新型紫外线探测器的活化材料包括钻石,碳化硅,氮铝镓合金等.基于光电伏特效应,电磁辐射落在某些具有两层不同物质的材料时,便会产生电压,当透过一个连接两种材料的外部电路产生电流,阵列化后组成CCD器件.4.4微弱光电信号处理和成像增强技术紫外探测系统一般是一个微弱信号接收,处理系统,常常要经过诸如信号采集,光电转移和放大, 或调制解调,或编码一解码等过程,尤其是抗干扰,去噪声问题尤为突出.对于来自多方面的噪声(如热噪声,散弹噪声,低频噪声,放大器噪声等),必须采取有效的措施(如相关处理,锁定放大,信号平均,自适应噪声抵消,低噪声前置放大,抑制电磁感应与静电感应等外界干扰),以降低噪声从而提高系统信噪比.而单光子计数又是极弱光探测的一个非常有效的探测技术,人们常常使用该方法来解决紫外探测问题.紫外成像检测时,紫外光照到紫外像增强器的光电阴极卜,经过紫外像增强器后,信号被放大转化为可见光信号输出,所以系统成像增强尤为关键.5结论本文从紫外光在大气传输中的吸收和散射特性出发,分析了紫外光通信,紫外告警,紫外侦察及紫外制导等技术的光学基本原理,并逐次讨论了其系统的构成及发展前景,最后讨论了军用紫外光学技术需要突破的关键技术和难点.分析得出,军用紫外光学技术的研究势在必行,但是在国内紫外光学技术领域起步尚晚,困难较大,近几年主要精力应放在大气信道,紫外光学关键器件,微弱信号和微光检测技术等方面的研究.光学与光电技术第4卷参考文献l-i]许桂华.紫外光通信_J].现代通信,2O00,(4):6～7C2]唐绍凡,沈洪兵.天基导弹紫外预警及紫外预警探测仪EJ].航天返回与遥感,2003,(4):25~27J-3]张忠廉,刘榴娣.紫外线技术在军事上的应用研究_J].光学技术,2000,(4):289~296[4]HattonJamesJ.Covertcommunicationsystemusingultravioletlight[P].US5307194,1994E5]KolbCE.TheChemicalPhysicsofUltravioletRock—etPlumeSignature[c].SPIE,1988,932:2～21 DevelopmentofMilitaryUltravioletTechnologyLIUJuJIAHong-huiYINHong—wei(Tech-physicalResearchCenter,ScienceSchool,NationalUniversityofDefenseTechnolog y,Changsha410073,China) AbstractBasedonStudyingtheultravioletdistributioncharacteristicsinfreespace,severala pplicationsofultraviolettech—nologyinmilitaryareintroduced,includingultravioletcommunication,ultravioletalarm,ult ravioletdetection,andultravio—letguideandsoon,Theprincipleandcharacteristicarediscussedrespectirely.Thekeytechnol ogyanddifficultyofmilitary ultraviolettechnologyarepresentedindetails.Keywordsultravioletradiation;ultravioletdetectionultravioletcommunicationscattering-atmospherej◆Iil.j11j◆…【◆j11j◆…I◆Iiij◆i◆I…i◆IiiI◆ill+Iii【◆IiiI◆IiiI◆Iii◆【iiI◆I1i◆iil◆…i【◆1iiI◆IiiI◆IiiI◆…I◆IiiI◆IiiI◆IiiI◆IiiI◆Iii1◆IiiJ◆…ii+…II+j11j◆…j◆…1.…I◆…1.jiij◆IiiI◆-iiI◆IiI【◆liiI◆¨iI◆Iiil.IiiI◆Iii◆I (上接第48页)参考文献[1]朱惜辰.红外探测器的进展_J].红外技术,1999,21(6):12～15r2]WCabanski.ThirdgenerationfocalplanearrayIRdetectionmodulesatAIM[J].InfraredPhysics&Technology.2002,(43):257~263E3]金伟其,张未强,王春勇.基于288×4焦平面探测器的二代热成像系统分析[J].红外技术,2004,26(2):1～5r4]LiddiardKC,StatusoffocalplanedetectorarraysforsmartIRsensors[C1.SHE,1996,2746:72～79[5]陈继述,胡燮荣,徐平茂.红外探测器[M].北京;国防工业出版社,1986 InfraredRadiationResponsePropertyofPSTCapacitorCouplesW ANGMao-xiangSUNPing.(1SchoolofManagementandEngineering,NanjingUniversity,Nanjing210093,Chinai2UniversityofToronto,TorontoM5S1N4,Canada)AbstractThe(Pbl一Sr)TiOacapacitorcoupleswithsimilarpropertyandstructurewerefabricated.Thecapacitor coupleswereusedintheelectricalcouple-impulsescircuittodetecttheIRinformationthroughtheme asurementoftheirdielectrictemperatureresponse.Experimentresultindicatedthatthenetchargesofthecircuitinereased withtheIRintensitysmooth—ly,whichshowedthatitwasfeasibleforIRdetectingbythismethod.Itwaspossibleforthisdevi cetobeexploitedtoanew generationIRdetectorwithanexcellentstructureandproperty. Keywordselectricalimpulse~ferroelectricmaterials;dielectricproperty;IRdetecting。
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紫外探测技术在军事上的应用
【摘要】本文介绍紫外探测技术在紫外通信、紫外告警、紫外双色制导等军事方面应用并分析了紫外探测器的发展发展。
【关键词】紫外探测技术；真空型紫外探测器；通道光电倍增管；固体紫外探测器
随着紫外探测器性能的发展，紫外探测技术也已经在军用和民用领域得到了较为广泛的应用。
一、紫外探测技术在装甲装备上的应用
（一）导弹逼近紫外告警
坦克、装甲车辆容易受到低空飞机与直升机发射的红外制导与激光制导导弹的攻击，因此，地面车辆大都发展新型的导弹紫外告警技术。
紫外告警具有以下几个优点：
1.工作背景良好。
由于避开了最强的太阳辐射背景，信息处理负担明显减轻，信号处理速度快，是低空防御的必备装置；
2.虚警率低。
日盲紫外中近地空间的紫外背景辐射较少，紫外型系统适合于在中低空工作，同时也避开了最大的自然光源，信号探测难度降低，虚警率减少，探测效率提高：
3.紫外告警系统结构简化，体积小，重量轻，无需制冷。
（二）紫外通信
1.紫外通信特点：紫外光具有良好的散射特性，因此紫外光的空间传播通常分为视线型（line.of-sight简称los）和非视线型
（nonline—of-sight简称nlos）。
其中通信系统的非视线工作方式正是基于这种强散射特性。
它克服了其他空间光必须工作在直视方式的弱点。
美国军方在20世纪70年代中期就已经开始了紫外波段的大气传输通信研究，利用“日盲区”大气中的紫外散射进行近距离通信。
总的说来紫外通信具有如下特点：
（1）低窃听率。
是由紫外光在传输的过程中大气中的臭氧量、烟雾量和含尘粒子的吸收与散射，能量衰减得很快。
因此紫外通信是一种有限距离通信（1km～2km），在通信距离之外即使使用紫外探测器也不能窃听。
克服了短波、超短波、微波等通信手段有可能在极远距离发现通信信号的弱点。
使得紫外光大气通信比其他大气通信方式具有更好的局域保密性。
（2）低分辨能力。
由于紫外光通信的作用距离受限于大气层，故敌方即便在当地也难以截收紫外通信信号。
常规无线电收发设备无法探测或干扰采用紫外技术的远方台站的通信环境。
即使探测到紫外辐射，由于大气的散射作用，也很难从这些散射的信号中判断处发射机的位置。
（3）抗干扰。
由于在日盲区工作，无太阳的紫外干扰，光通信系统将不会受自昼和夜晚环境的影响。
紫外在大气中衰减强，敌人也难以干扰。
（4）全方位可非直视通信。
紫外线具有较大的散射特性，决定了它不仅可以像其它通信系统一样进行定向通信，而且也可以进行
大角度非视线通信，克服各种地形障碍，并能绕过山丘，楼房等障碍物。
2.国内外紫外光通信系统发展现状。
在1939美国海军就开始着手紫外光通信领域的研究，到2000年年美国gte公司为美国海军研制了一种实用的新型隐蔽式紫外光无线通信系统，已装备部队。
目前，紫外通信技术表现出两个发展趋势，一个趋势是远距离低速率紫外光通信，通信距离一般要求为2～10 km，可传输数据和语音；另一趋势是高速率紫外光保密通信，一般要求通信距离为1 km 以内，通信速率要达到mbit·s 的水平。
（三）紫外/红外双色跟踪制导
第一代红外寻的精确制导导弹是目前导弹制导的主流。
第二代制导技术采用了紫外/红外双色跟踪制导（uv/ir）探测的方法，响应0.3～0.5 m紫外辐射波段和3～5 m中红外波段的辐射，以期获得更多的辐射信息，这种双色制导的导弹以美国研制与装备陆海军的“毒刺后继型”（stinger-post）为典型代表，双色制导系统的主要特点是：采用uv/ir双色探测器。
（四）紫外火控目标瞄准系统
紫外火控目标瞄准系统是相关装备火控系统的子系统，它主要将紫外成像仪、激光测距仪、火控数据计算机等设备进行合理配置，以完成对目标进行探测、跟踪，并指挥火力装置打击敌对目标的任务。
二、紫外探测器的发展
紫外探测技术的发展和各种应用都是建立在紫外探测与成像技术基础上的，紫外探测器是系统中的关键部件。
目前，有多种紫外探测器可供选择，以满足不同领域的要求。
（一）真空型紫外探测器
1.早期真空型紫外探测器以光电倍增管（pmt）为代表，pmt是一种光电子发射型探测器，二次发射增益可达到 104，对单个光子能够响应，具有极高的响应速度，可实现微弱信号探测。
2.微通道光电倍增管（mcp）。
带有微通道板（mcp）的光电倍增管——通道光电倍增管（mcp）是一种较新的紫外光电倍增管，不但探测灵敏度和角分辨率高，而且能成像。
3.多阳极微通道阵列（mama）探测器。
探测器结构与微通道板成像探测器一样，只是阳极采用了多阳阵列技术，输出信号可转化成视频信号，并且可探测极高速移动的目标。
（二）固体紫外探测器
固体紫外探测器工作原理基于材料的内光电效应。
光子在半导体内被吸收产生光生载流子，而后被电场分开，产生正比于光子流的电流。
三、结束语
随着紫外探测技术不断发展，紫外军用装备已向凝视型和多波段方向发展。
但是也面临技术难题，如何把可见光和臭氧层不能反射的长波紫外线过滤出去、如何加大uv辐射的探测距离等。
在一段时间内研制各种紫外与红外、可见光、毫米波或激光技术相结合的
军用装备和系统是紫外军事应用的发展趋势。