第三节　军用光电技术

一、现代军用光电技术概述

现代军用光电技术是由光学、精密机械、光电子、电子和计算机等技术相结合而形成的一门新兴的综合技术。军用光电技术是以光学和光电子学为理论基础，研究光波波段电磁波的产生、传输、探测、处理、与物质的相互作用及其在军事上的应用，包括诸如激光、红外、紫外、夜视、电视、微光、光谱等所有激励辐射光源、光辐射探测和光辐射转换等技术。它集中了现代高科技中的许多成果，如光学材料、光激励辐射、光子探测与放大、超大规模集成电路、信号并行高速处理、精细加工等，是现代军事高技术的重要组成部分。军用光电技术的发展，不仅为军队建设提供现代化的高技术武器装备和技术手段，增强国防实力，同时还推动了信息技术、精细加工、新材料等新兴技术和新兴产业的发展。

二、军用光电探测技术

1．激光测距

激光在军事上最早的应用是测距。1960年首次观察到激光现象后，经过半年多时间，美国休斯公司就研制出了世界上第一台激光测距机。激光测距原理和雷达测距原理基本相同，只是所使用的测距媒介不同，雷达使用的微波，而激光测距机使用的是激光。但正是这一点的不同，表现了测距技术的一次重大飞跃，它使人类得以实现以厘米级精度测定如地球到月球的那样遥远的距离。激光测距机的种类繁多，功能千差万别，但从工作方式上看主要有两种:脉冲激光测距和连续波激光测距。

激光测距具有精度高、抗有源干扰能力强的特点，而激光测距机又具有体积小、质量轻、结构简单、维护方便、造价低廉的优点，因此在军事上获得了广泛的应用。目前，军用激光侧距机主要有:步兵、地炮激光测距机;高炮激光测距机;坦克激光测距机;飞机载激光测距机和舰艇载激光测距机等类型。

2．激光雷达

激光雷达是以发射激光束探测目标的速度、距离、方位、高度、姿态、甚至形状等参数的系统。原理上与微波雷达没有根本的区别。激光雷达的特点:一是分辨率高;二是隐蔽性好、抗有源干扰能力强;三是低空探测性能好;四是体积小、质量轻，结构相对简单，维修方便，操纵容易，价格也较低。激光雷达的不足方面:工作时受天气和大气影响大，在大空间搜索目标非常困难。激光雷达的种类:按照激光发射波形或数据处理方式，可以分为脉冲激光雷达、连续波激光雷达、脉冲压缩激光雷达、动目标显示激光雷达、脉冲多谱勒激光雷达、成像激光雷达等。

激光雷达既可以用于地面，也可以用于空中和海上。军事上的主要用途有:一是用于对各种飞行目标轨迹的测量(通常部署于靶场或试验场)。激光雷达目前已用于对导弹、飞机等目标的姿态测定，对导弹发射初始段和低飞目标的跟踪测量，对卫星、导弹等目标的跟踪测量等。二是用于武器火控。激光雷达被广泛应用于各种武器系统中，用于地对空监视和目标探测(点防御)、地对地监视和目标探测(坦克战)、空对地目标探测(近距空中支援)等场合。三是用于对大气进行测量。可利用大气对激光的吸收和散射作用来测量大气，如对化学、生物毒剂、目标废气等的侦测和监视以及环球风监测和其它参数测量、局部风速测量(以利导弹等武器校准)、大气湍流探测(以利飞行安全)等。

激光雷达的用途较为广泛，但由于存在有搜索目标困难的缺陷，通常不直接单独使用于对非合作目标进行探测的场合。合理的做法是将激光雷达和其它探测系统组合使用，使各系统功能间取长补短，构成多功能、高性能的综合性探测和跟踪系统。如用激光雷达和微波雷达组合而成的系统，可用微波雷达实施远距离、大空域目标捕获和粗测，而用激光雷达对目标进行近距离精密跟踪和测量。这样既克服了微波雷达测量跟踪精度低和存在低空盲区的缺陷，又解决了激光雷达大范围搜索、捕获目标困难的难题，还在一定程度上解决了微波雷达易受电子干扰和激光雷达受气象条件影响大的问题。

三、高能激光武器

高能激光武器是一种利用激光束直接摧毁目标或使之失效的定向能武器。此种武器小到可以摧毁飞机、导弹、卫星，大到可以摧毁房屋、工厂、城市，是目前除核武器外，理论上威力最大的攻击性武器之一，俗称“死光”。

1．高能激光武器的特点

(1)能摧毁一切硬目标。激光光束细，能量高度集中，对其传播路径上的目标具有极大的破坏能力，能摧毁一切硬目标。这是高能激光武器的最大优势。

(2)反应迅速。激光束以3×10³km/s的速度射向目标，一般不需要计算提前量，指哪打哪，瞬发即中，适于拦截高速度目标。

(3)机动灵活。激光束发射时无后坐力，可快速连续射击，且转移火力迅速，能够在短时间内拦截多个来袭目标。

(4)效费比高。百万瓦级化学激光武器每发射(攻击)一次，其燃料费只有几千美元，而美军“爱国者”导弹每发价格为30～50万美元。

(5)不受电磁干扰的影响。激光发射和传播不会受到电磁环境的任何影响，因此目标不可能利用电子干扰手段避开激光武器的破坏，这在电磁环境日益复杂的现代战场具有重大的意义。

2．高能激光武器的组成和关键技术

高能激光武器主要由高能激光器和光束定向器两大部分组成，其中光束定向器又由大口径发射系统和精密跟踪瞄准系统两部分构成。高能激光武器的研究涉及几项关键技术，即高能激光器、大口径发射系统、精密跟踪瞄准系统、激光大气传输及其补偿等技术。高能激光器是激光武器的核心技术。目前认为具有高能激光武器系统应用发展前景的激光器主要有:氟化氚/氟化氢化学激光器、二极管固体激光器、氧碘化学激光器、二氧化碳激光器、自由电子激光器、激光二极管阵列等，其中以化学激光武器最为接近实用。

3．高能激光武器的破坏机理

(1)热蚀效应。当高亮度的激光照射到物体上时，其高温将使任何物体都难以承受而熔化，甚至汽化，并产生爆炸使其彻底毁坏。

(2)冲击效应(也叫激波效应)。目标在高速高密度激光粒子流的作用下，会在其表面、内部、背后产生冲击力、反作用力、内应力，多种力的作用，将使物体折断、撕裂、破碎。

(3)辐射效应。激光高速度冲击目标时，会产生各种高穿透能力的射线，这些射线可穿透电子设备而“烧毁”电子元器件，使整个电子设备失效。以上各种效应的强弱，不仅与激光的频率、功率有关，而且还取决于目标的性质。高能激光武器对目标的毁坏正是上述各种效应综合作用的结果。

4．高能激光武器的发展现状

高能激光武器既可以用作战术武器，也可以用作战略武器。战术激光武器主要用于近程战斗，其打击距离在几千米至20公里之间，可用来对付战术导弹、低空飞机、坦克等战术目标，在地面防空、舰载防空、反导弹系统和大型轰炸机自卫等方面均能发挥作用。战略激光武器主要用于远程战斗，其打击距离数百公里至数千公里。它的主要任务，一是破坏在空间轨道上运行的卫星;二是反洲际弹道导弹。今后还有可能用于直接破坏敌方的地面大型目标。目前，高能战术激光武器在技术上已基本成熟，进行过样机打靶试验，可能不久就能投入使用。由于目前激光器的功率尚达不到战略激光武器应用的要求，对极远距离目标的跟踪技术也未成熟，因此，战略激光武器尚在研究试验阶段。