《激光技术》PPT课件.ppt

高科技在军事中的应用,第六章激光技术,第一节概述第二节激光在军事上的应用第三节激光的防护与对抗,第一节概述,一、激光的特性二、激光器的种类,一、激光的特性,（一）激光的产生（二）激光的特点,（一）激光的产生,物质发光是由构成它的分子、原子、离子等微观粒子发出的。激光也是光，也由微观粒子发出。但激光与普通光有很大区别，普通光源中的微观粒子彼此所发出的光之间毫无关系（如各粒子所发的光方向不同、频率不同等），人们所见的普通光就是由众多发光粒子发出的这种彼此无关的光的集合。而激光则是由一定种类的物质（学术上叫工作物质），在外界能量（由激励源提供）的激发下，经一定的技术处理后发出的。,（二）激光的特点,与普通光相比，激光具有以下特点：1、方向性好2、亮度高3、单色性好,激光的特点方向性好,普通光源（如太阳、电灯等）发光时，向四面八方发散，如应用球面镜或抛物镜，使光源置于镜的焦点上，在镜的反射下，光就能较好地定向发射。通常所用的手电筒和探照灯就是采用了这样的镜，但随着传播距离的增加，光也会很快散开。而激光由于是由工作物质中众多原子或分子所同方向的光集合而成，基本上沿一条直线传播，仅在自身波动本性规定的小角内发散。一束激光传播100米远后，其光斑不及半个小指头（0.5厘米），传播20公里远也不过茶杯口那么大。,激光的特点亮度高,激光是当代最亮的光源。在自然光源中，太阳最亮，但激光的亮度远比太阳大。虽然激光的输出功率有限度，但由于其光束细（发散特别小），功率密度大，因而其亮度也特别大。一个输出功率1毫瓦的氦氖激光器所发出的激光亮度，是我们从地面上看到的太阳表面亮度的44倍。而高功率化学激光器，其输出功率可达220万瓦。,激光的特点单色性好,光的颜色是由光的波长决定的，我们平常所说的某一种色光，其波长并不是单一的，是由很多种颜色组成的混合光。如红光包含了0.63-0.67微米范围内各种波长的光。所谓光的单色性，是由一束光所包含的波长范围的大小决定的，波长范围越小，单色性越好，颜色越纯，反之则差。激光是由工作物质中众多原子或分子等所发频率基本相同的光集合而成，其波长范围窄，故单色性好。,二、激光器的种类,激光器的种类繁多，可以从不同的角度进行分类。按激励方式：分为电激励激光器，光泵激光器，化学反应激励激光器，核能激励激光器等。按运转方式：有单脉冲运转激光器，重复脉冲运转激光器等。按工作波长：有可见光激光器，红外激光器，紫外光激光器等。按工作物质种类：有气体激光器，固体激光器，半导体激光器，化学激光器等。,第二节激光在军事上的应用,激光在军事上的应用十分广泛，从测距到制导，从侦察到告警，涉及的面越来越广泛，在战争中的地位和作用越来越重要。目前，激光在军事上主要用于激光测距、激光雷达、激光侦察与告警、激光制导、激光通信及激光武器等方面。,一、激光测距,激光测距的原理是：通过向目标发射激光信号，根据激光信号往返于测点与目标之间所用的时间而求出距离的。可用于地形测量，战场前沿测距，坦克及火炮的测距，测量云层、飞机、导弹及卫星的高度等。,地炮激光测距仪,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。,二、激光雷达,利用激光束搜索、跟踪和测量活动目标，激光雷达的工作原理和微波雷达相似，都是利用电磁波照射目标并接收回波的方法，发现、识别和指示目标的，只是工作波段不同。,激光雷达相比无线电雷达，由于激光发散角小，方向性好，因此其测量精度大幅度提高。由于同样的原因，激光雷达不存在“盲区”，因此尤其适宜于对导弹初始阶段的跟踪测量。但由于大气的影响，激光雷达并不适宜在大范围内搜索，还只能作为无线电雷达的有力补充。,三、激光制导,应用激光作为跟踪目标和传输信息的手段，将导弹、炮弹、航空炸弹等导向目标的技术。激光制导具有命中精度高、抗电磁干扰能力强等优点，因而得到广泛应用，是精确制导武器的一种重要制导方式。,海湾战争中F-15E投射GBU-12激光制导炸弹,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。,四、激光通信,激光通信是把光作为传递信息的载体，通过把信息（音频信号）调制到光波上，经介质（大气、光缆等）的传输，将信息传至对方，再经接收终端解调，还原成声音而实现通信的。,光纤通信：是以光导纤维为传输介质的激光通信。主要用于远距离的战略、战术通信系统，中短距离的局部通信系统，以及在飞机、舰艇、雷达、导弹、卫星等军事装备和军事设施内部的信息传递和通信联络等。,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。,五、激光武器,激光武器是一种定向能武器，利用强大的定向发射的激光束直接毁伤目标或使之失效。主要根据作战用途分为战术激光武器和战略激光武器两大类。根据能量强弱常常在实际中分为强激光器和弱激光器。主要有化学激光器、自由电子激光器、固体激光器、量子点激光器、气体激励激光器、半导体激光器、液体激光器等。,（一）强激光武器,强激光武器又称高能激光武器或激光炮，它是利用高亮度强激光束携带的巨大能量摧毁或杀伤敌方飞机、导弹、卫星和人员等目标的高技术新概念武器。强激光武器有着其它武器无可比拟的优点，强激光武器具有速度快、精度高、拦截距离远、火力转移迅速、不受外界电磁波干扰、持续战斗力强等优点。强激光束从发射到击中目标所用时间极短，延时完全可以忽略，也没有弯曲的弹道，因此也就不需要提前量。,美国空军“空中激光”（ABL）飞机,美国空军“空中激光”（ABL）飞机,该飞机由波音747改装而成，它独特的“大鼻子”可以高空攻击敌方的弹道导弹和防御低空飞行的巡航导弹，还能压制敌方防空力量，攻击地面上尚未发射的敌方导弹及其控制雷达。,美国空军“空中激光”（ABL）飞机,激光武器导弹拦截试验,激光武器拦截靶机试验,（二）低能激光武器,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。俄罗斯特种兵在车臣战争中用低能激光武器制使武装匪徒瞬间致盲、致瘫，使被劫持人质成功被救，这是激光武器首次用于实战。,低能激光武器,中国WJG-2002激光枪,低能激光武器,美军超远距激光枪,由汤普森拉莫伍尔德里奇公司（ThompsonRamoWooldrigeInc,TRW）研发。它的有效射程则可以达到5英里（约合8,046米），士兵可以在距离目标八公里的距离外在敌人身上灼烧出一个约四分之一英寸大小的致命伤口。,激光武器发展呈多面化，各国都在加紧研究天基激光武器、机载激光武器、地基反卫星激光武器、战术高能激光武器。最引人注目当然是激光综合防御系统的建立，这是建立在上述研究成果的综合配置上。但各国普遍反对建立天基激光武器系统，因为激光武器的强大威力能使一些军事强国可以随心所欲的实时打击地球上的任何目标，科技的进步使人类自身生存和发展面临巨大挑战。,六、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。,第三节激光的防护与对抗,随着军用激光装备在战场上的广泛应用，以及激光干扰与致盲武器和高能激光武器的陆续投入使用，未来的战场将是充满光电对抗的战场。因此各国十分重视激光的防护与对抗，并采取了各种相应的措施。,（一）激光滤光片与护目镜,激光滤光片与护目镜的作用是保护人眼和光电器材不被激光武器的激光束损伤，同时又不影响正常观察。,（二）烟幕,利用烟幕作为对抗措施，使敌人难以捕获目标，还可以漫射和吸收激光束，从而减小激光束对探测器和人眼的危害。需要注意的是，作战部队想要用烟幕来对付激光的威胁，提供持续的保护，则必须大面积覆盖，而不能产生局部的烟幕。,（三）反激光导弹,反激光导弹上装有寻的头，专门探测和跟踪激光武器、激光测距机、激光指示器、激光雷达等激