军用激光技术与激光武器完稿

1/8军用激光技术与激光武器论文学院：电气信息工程学院专业：姓名：学号：2/8军用激光技术与激光武器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LightAmplificationbyStimulatedEmissionofRadiation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，亮度比太阳表面亮度高出百亿倍，这样的高亮度是普通光源无法比拟的。激光的高方向性：激光发射的几乎是一束理想的平行光，它可以传播很远而极少发散，一束激光在20公里的距离上，几乎不发散，激光射向月球，光斑也不到2公里。人们正是利用这一特点，准确地测出月球与地球间的距离为384000公里。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：激光几乎是理想的单色光，是很好的相干光。而各种自然光和人造光在空间和时间上是杂乱的，互不相干的非相干3/8光。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，主要发展了以下5项激光技术：①激光测距技术。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4/8试生产阶段，激光引信、激光防护、激光拦截、激光对抗已得到实际应用。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。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。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5/8料。激光制导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，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。激光波束制导又叫激光驾束制导,其工作过程是：激光照射器先捕捉并跟踪目标,给出目标所在方向的角度信息,然后经火控计算机控制弹体发射架，以最佳角度发射导弹，使它进入激光波束中(进人波束的方向要尽可能与激光束轴线的方向一致)。弹体在飞行过程中,弹上激光接收机接收到激光器直接照射到弹上的激光信号,从中处理出制导所需的误差量,即弹体轴线与激光束轴线的偏离方向和大小,并将这个误差量送入弹的控制系统,由控制系统控制弹的飞行方向和姿态,始终保持弹与激光照射光束的重合,最终将战斗部引导于目标上。此种制导方式就像让导弹骑在激光束上滑行一样,所以俗称“驾束制导”。激光测距与激光雷达6/8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激光测距已广泛使用，但对人眼也有一定损伤。目前正在研发第三代CO2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100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1000~10000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0.5mm/s。激光雷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7/8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。激光报警激光报警是报警系统在正常工作时，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0.47~0.54mm的蓝光经过100m深度传播，其损耗仅为其他波长的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。激光技术在军事领域的应用已经改变了传统的战争模式，不仅提高现有常规武器的精确打击能力，还可以为军队提供新型战术战略武器。他们的成功应用将大大提高军队在高技术战争中的对敌打击和自8/8我防护能力。相信随着科学技术的不断进步，激光将得到更加广泛的应用。