光电子技术在军事领域中的应用

光电子技术在军事领域中的应用内容摘要：

图 2激光陀螺结构示意凰 在军事应用中 ,激光陀螺有着广泛的用 途 ,图 3示出激光陀螺可能的应用范围 .从 图示可见 ,陆军导弹的工作环境最恶劣 ,空 军飞机惯导要求的精度最高 ,大圆圈是目前 图 3激光陀螺的军事应用 ●『 激光陀螺灼可能应用范围 ,包括飞机惯性基 准系统 ,战术导弹制导 ,飞行控制用的姿态 和速率敏感 ,再入运载器制导 ,巡航导弹制 导和高度精确指向及跟踪系统 .就现阶段而 言 ,激光陀螺的主要应用是捷联式导航 ,现 介绍一种捷联式激光陀螺惯导系统 ,它由一 组捷联式激光陀螺 ,一组捷联式加速度计和 一 个导航计算机组成 .激光陀螺和加速度计 向导航计算机提供精密的沿横滚 ,俯仰和偏 航轴的角速度和加速度信号 ,在计算机中 , 对这 些信号的系统误差进行补偿 .在三轴姿 态积分计算中 .采用补偿后的信号来计算飞 机相对于地垂线 /方位座标系统的姿态 . 六十年代初 ,激光器问世不久 ,美凰和 苏联等国家就开始进行空问光通信的基础研 究工作 .尽管目前光通信的重点已转移到光 纤通信上 ,激光通信仍具有宽带宽 (Gbit/s 级 ),发射天线小 ,保密性好和抗干扰能力 强等优越性 .空间光通信仍是一个发展方 向 ,特别是军事目的通信 . 空间光通信的光源有下列三种 t (1)气体激光器 :以 He—Ne 激光器和 COz激光器为主 .He—Ne 激光器适合于作 模拟系统的光源 CO:激光器具有大发射功 率的优点 ,在空间光通信中有较大的工程实 用价值 . (2)固体激光器 :适用于空间光通信 的固体激光器是 Nd:YAG 激光器 . (3)半导体激光器 ,随着半导体激光 器的迅速发展 ,空间光通信用的光源将从气 体 ,固体激光器转移到半导体激光器 ,这是 由于半导体激光器体积小 ,重量轻 ,效率高 , 可靠性高 ,寿命长 ,韭能进行直接调制 ,所 以高功率半导体激光二投管已成为当前空间 光通信的重要光源 . 近年来 ,美 ,苏 ,日和西欧一些国家对 空间 光通信的研究十分活跃 .下面介绍几个 部门的研究动向 . 美国航空航天局 (NASA).NASA近几 年主要开展先进通信技术卫星 (ACTS)的 光通信链路的研究 ,在美空军的协助下 ,与林 肯实验室联合进行实验工作 .在该工程系统 中 ,林肯实验室和哥达实验室分别负责相干 光通信链路和直接检测半导体激光通信链路 的研究 ,这两个系统都采用 GaAIAs 激光 二极管作为光源 .1991年发射的 ACTS将 上述系统首次用于空一地通信 . 美空军 .1971年美空军与 NASA联合 制定了以激光通信为主的计划 ,其主 要内 容是组建高速空间激光通信冈 ,包括高轨道 同步卫星一低轨道同步卫星以及飞机之间的 通信 ,以 Gbit/s 速率进行传输信息 . 带有核弹头导弹的核潜艇可在 390~400 121 深海水中活动数月 ,这种隐蔽性使其具有 极大的威慑力量 .目前 ,世界上 40 多个国 家共拥有 950 多艘潜艇 ,其中核潜艇约 350 艘 .这些远离基地的潜艇在执行任务时 ,如 何与基地取得联系 ,尤其在深海高速行 驶中 能否及时收到信号是个重要问题 .通常 ,潜 艇的通信方式是定期地浮到天线露出的深度 将天线升出水面 ,这种通信方式容易被发 现 .尽管后来使用超低频发射台 ,可与海下 120m潜艇进行通信 ,但发射台设备过于庞 大 ,天线长达 100 多公里 .每分钟只能传送 lbit信息 ,三个字母的命令至少要 15 分 钟 .这种巨大的设施很难防止外部的攻击 , 速率之慢只能起传呼作用 ,不能进行实时指 挥 ,寻求新的通信方式成为重要的研究课 题 . 七十年代后期 ,劳伦斯 ?利弗奠尔实验 室辩学家威尔 ?伍德首先提出了蓝绿光对 潜 通信的设想 .在深海中 ,没有泥沙及人工污 染时 ,光在水下最佳的传输波段是蓝绿光 (～ ),蓝绿光在水中能穿透 千米左右 .这一特性与低频电磁渡相比 ,具 有很大的吸引力 ,完全满足对潜通信的水下 5 传输距离 .研究表明 ,蓝绿光对潜通信有两 种方案 ,一种是卫星 /潜艇通信 ,另一种称 之为 ”陆基 ”方案 .”陆基方案是将激光 光源放在陆地上 ,在卫星上装有可以扫描的 反射镜 ,将激光反射到潜艇所在海域 ,与潜 艇通信 .经过十多年的研究 ,认为卫星 /潜 艇通信更为理想 .1980年美 国在夏威夷多雨 地区 ,成功地进行了 2800m高空与海水中通 信试验 .1981年 5月 ,在美屋西海岸附近的 加利福尼亚州圣地亚哥海域 ,用 T一 39 飞机 在 12km高空与水下 300m深处的 ”海豚号 潜艇进行了直接通信 ,昼夜效果良好 . 蓝绿光对潜通信的关键部件是蓝绿光激 光光源表 2列出可供选用的蓝绿光光源 . 就目前水平而言 ,XeCl激光器是候选光源 之一 . 裹 2对潜通信的蓝绿光光源 徽 光 器 器 { 平 均 功 率 (w) 一J——.————————...........................................一 1zo Cu蒸气 510500010 „潋光器 Nd:YAG100MW 倍频固体 530100 激光器 (蜂值功率 ) XeC1泵浦 蒸气激 459100 光器 (峰值功率 ) HgBr5011～ 2104(峰值功率 )激光器 三 ,军用夜视系统 军用夜视系统是现代战争不可缺少的武 器系统 ,世界各屋对军用夜视技术及其装备 的研究都给予高度重视 ,韭继续装备各种武 器系统 ,在火控 ,跟踪 ,制导 ,反制导 ,侦 察 ,监视中发挥巨大的作用 .目前的夜视技 术包括微光夜视和红 外夜视两大类 . 徽光夜视是六十年代发展起来的 ,其主 要军事应用是夜视眼镜 ,武器瞄准器 ,直升 6 机和装甲车辆驾驶员夜间显示器 ,夜间观察 监视等 .。