1、第八章、軍用激光技術及應用第八章、軍用激光技術及應用第七章、激光器與激光技術第七章、激光器與激光技術第二章、紅外輻射規律及其探測第二章、紅外輻射規律及其探測第五章、光電系統性能分析第五章、光電系統性能分析第一章第一章 概概 論論第六章、激光的產生及特性第六章、激光的產生及特性第三章、紅外系統的組成及應用第三章、紅外系統的組成及應用第一章第一章 概論概論o 光電技術是以激光、紅外、微電子技術為基光電技術是以激光、紅外、微電子技術為基礎，由光學、電子、精密機械和計算機技術礎，由光學、電子、精密機械和計算機技術相結合的一種高新技術。相結合的一種高新技術。o 廣泛應用于：偵察、火控、制導、遙感、預廣泛

2、應用于：偵察、火控、制導、遙感、預警、導航、通信及光電對抗等領域。另外，警、導航、通信及光電對抗等領域。另外，激光加工、激光醫學、精密測量等領域激光加工、激光醫學、精密測量等領域1.1 光電技術概述光電技術概述21世紀是光子學的世紀世紀是光子學的世紀o 在信息科技領域，在信息科技領域，20世紀的電子學確實做出了巨大世紀的電子學確實做出了巨大的貢獻，但由于其信息屬性的局限性，使其無論在的貢獻，但由于其信息屬性的局限性，使其無論在速度、容量還是在空間相容性上都受到速度、容量還是在空間相容性上都受到 很大限制，很大限制，而光子的信息屬性卻表現出巨大的發展潛力和明顯而光子的信息屬性卻表現出巨大的發展潛

3、力和明顯的優越性。的優越性。o 從電子器件和光子器件的性能比較中，可以看出光從電子器件和光子器件的性能比較中，可以看出光子器件的發展是必然的。在信息處理速度子器件的發展是必然的。在信息處理速度 上，電上，電子器件的響應時間最快也只能達到子器件的響應時間最快也只能達到10-11s，而光子器，而光子器件可達到件可達到10-12 10-15s，差了，差了34個數量極，快個數量極，快100010000倍。倍。o 同時，同時， 光子在通常情況下互不干涉，具有并行光子在通常情況下互不干涉，具有并行處理信息的能力，在光計算中可大幅度提高信處理信息的能力，在光計算中可大幅度提高信息的處理速度。息的處理速度。o

4、 另外，在存儲能力、傳播速度、抗干擾能力等另外，在存儲能力、傳播速度、抗干擾能力等很多方面，光子器很多方面，光子器 件彌補了電子器件的很多不件彌補了電子器件的很多不足，為信息技術的發展提供了新的可能性。足，為信息技術的發展提供了新的可能性。o 為此，進入為此，進入21世紀，光子學與電子學將會成為世紀，光子學與電子學將會成為更密切的整合體，互為補充，相互促進，把信更密切的整合體，互為補充，相互促進，把信 息社會推向新的發展階段息社會推向新的發展階段 激光技術開辟了嶄新的軍事應用，包括：激光技術開辟了嶄新的軍事應用，包括：激光瞄準、制導、測距激光瞄準、制導、測距激光雷達激光雷達激光陀螺激光陀螺激光

5、引信激光引信激光致盲傳感器激光致盲傳感器高能強激光武器等。高能強激光武器等。 ABLABL一）激光偵測一）激光偵測Laser1）激光警衛）激光警衛光電探測器光電探測器夜色降臨，海面上有一無形的，視而不見，觸夜色降臨，海面上有一無形的，視而不見，觸而不覺的哨兵而不覺的哨兵-紅外激光探測器監視著海面，紅外激光探測器監視著海面，當有不速之客到來，光線擋斷，光電探測器當有不速之客到來，光線擋斷，光電探測器探測不到激光而進行聲光報警探測不到激光而進行聲光報警Laser2）激光測距）激光測距原理：原理：主要構造：主要構造： 激光發射器；激光發射器；電源和顯示裝置。電源和顯示裝置。激光接收器；激光接收器；記

6、時器記時器電電源源放大器放大器光電轉光電轉換換 器器距離顯示器距離顯示器Laser激光發射器；激光發射器；激光接收器；激光接收器；射向目標射向目標來自目標來自目標ctL21參考光用途：用途：能迅速而精確地測定目標距離，將距離信能迅速而精確地測定目標距離，將距離信 息直接輸送給火炮系統，大大提高武器的息直接輸送給火炮系統，大大提高武器的 射擊精度以及首發命中率。射擊精度以及首發命中率。現狀：現狀： 在各兵種中普遍使用。分別安裝于各種在各兵種中普遍使用。分別安裝于各種 坦克、地炮、艦艇、飛機上（精度一米）坦克、地炮、艦艇、飛機上（精度一米） 也可改作測高儀，用于飛機上測量溝渠、也可改作測高儀，用于

7、飛機上測量溝渠、積雪、海浪、公路、樹林高度。積雪、海浪、公路、樹林高度。 現在研制現在研制 的激光相位測距儀，其精度可的激光相位測距儀，其精度可提高到提高到0。1米。米。戰例：戰例： 1982年年6月月6日日-11日。以色列對黎巴嫩戰日。以色列對黎巴嫩戰爭中，以色列在直升飛機上裝置了爭中，以色列在直升飛機上裝置了137枚陶枚陶氏反坦克導彈向黎巴嫩坦克發起攻擊。導彈氏反坦克導彈向黎巴嫩坦克發起攻擊。導彈137枚，命中了枚，命中了99枚。取得了很大的成功。枚。取得了很大的成功。戰果：戰果：投彈投彈-137枚枚命中命中-99枚枚死彈死彈-19枚枚因沒安裝激光測距儀因沒安裝激光測距儀而射遠而射遠-19

8、枚枚沒命中沒命中-38枚，枚， 其中：其中：3）激光雷達和跟蹤系統）激光雷達和跟蹤系統利用激光波束對目標進行探測和定位的裝置利用激光波束對目標進行探測和定位的裝置（一般雷達是利用微波對目標進行探測和定位）（一般雷達是利用微波對目標進行探測和定位）衛星跟蹤測距儀衛星跟蹤測距儀安裝在吊艙中的安裝在吊艙中的CLARA激光雷達激光雷達特點：特點：光波頻率高、波束窄光波頻率高、波束窄優點：優點：測量精度高；測量精度高；體積小、重量輕、機動性能好。體積小、重量輕、機動性能好。分辯率高；（波長短，波束窄）分辯率高；（波長短，波束窄）CO2激光雷達與微波雷達相比：測角精激光雷達與微波雷達相比：測角精度高五倍，

9、測速精度高一萬倍。度高五倍，測速精度高一萬倍。CO2激光雷達可分辯激光雷達可分辯450米處，米處，3.2mm的的金屬線。金屬線。缺點：缺點：受天氣影響，不能全天候工作。受天氣影響，不能全天候工作。以機場為背景的激光雷達站照片：以機場為背景的激光雷達站照片：4）激光偵察）激光偵察“室內講話，墻外有耳室內講話，墻外有耳”三）激光通信三）激光通信以激光作為載波傳遞信息的一種通信方式。以激光作為載波傳遞信息的一種通信方式。1）大氣激光通信）大氣激光通信構造：構造：調制器調制器Laser放大器放大器光電轉換器光電轉換器解調器解調器放大器放大器發射機發射機接收機接收機發話器發話器受話器受話器發射望遠鏡發射

10、望遠鏡接收望遠鏡接收望遠鏡大氣傳輸大氣傳輸優點：結構簡單，通信輕便。保密性好，抗干擾優點：結構簡單，通信輕便。保密性好，抗干擾 能力強。能力強。缺點：在大氣中傳輸，激光衰減嚴重，天氣影響缺點：在大氣中傳輸，激光衰減嚴重，天氣影響 大，且只能直線傳播，通信受到限制。大，且只能直線傳播，通信受到限制。2）空間激光通信）空間激光通信衛星間的通信。衛星間的通信。在接近真空的環境下進行的激光通信，如衛星與在接近真空的環境下進行的激光通信，如衛星與激光在真空中傳激光在真空中傳播播衰減小，可用小衰減小，可用小功率激光器實現功率激光器實現遠距離通信。遠距離通信。 優點：優點：Laser3）水下（對潛）通信）水

11、下（對潛）通信利用波長為利用波長為0.460.53 m的蘭綠色激光（能穿的蘭綠色激光（能穿透幾百到幾千米海水）在海水中進行通信。透幾百到幾千米海水）在海水中進行通信。美國于美國于1981年在圣地亞年在圣地亞哥附近海域上空哥附近海域上空1200米米與水下與水下300米處潛艇用蘭米處潛艇用蘭綠色激光通信并獲成功綠色激光通信并獲成功讓載有信號的激光束通過光導纖維傳輸至對方讓載有信號的激光束通過光導纖維傳輸至對方以實現通信的方法。以實現通信的方法。4）激光光纖通信）激光光纖通信50 m100 m皮皮心子（石英）心子（石英）光導纖維光導纖維光纜光纜光放大器光放大器光光纜纜鄭州鄭州傳導原理：全反射傳導原理

12、：全反射優點：優點：1）通信容量大；）通信容量大；每路電話占用每路電話占用4000Hz頻道，每路電視占用頻道，每路電視占用10MHz頻道。激光載波頻率高達幾百兆兆赫。頻道。激光載波頻率高達幾百兆兆赫。可同時容納上千萬套電視，更多路電話；可同時容納上千萬套電視，更多路電話；2）不受電磁、核爆炸的干擾，且噪聲低，失真小；）不受電磁、核爆炸的干擾，且噪聲低，失真小；3）保密性能好；）保密性能好；4）成本低，重量輕；）成本低，重量輕；用途：用途：1）遠距離的戰略、戰術通信系統；）遠距離的戰略、戰術通信系統；2）中距離的局部通信系統和）中距離的局部通信系統和C3系統；系統；3）空中布纜及飛機、艦艇、雷達

13、、導彈）空中布纜及飛機、艦艇、雷達、導彈 衛星、飛船內部的信息和通信連絡等。衛星、飛船內部的信息和通信連絡等。 1986年，美軍已開通年，美軍已開通12萬萬Km的海底光纖通信線的海底光纖通信線路。主要用于路。主要用于C3I系統。（指揮自動化系統）系統。（指揮自動化系統） 1989年日韓等國開通了橫跨太平洋的年日韓等國開通了橫跨太平洋的1.33萬萬Km的光纖通信線路。的光纖通信線路。 我國已開通我國已開通22條光纖通信干線，如南京到武條光纖通信干線，如南京到武漢，到上海，武漢到重慶、北京到廣卅、北京漢，到上海，武漢到重慶、北京到廣卅、北京到哈爾賓、上海到烏魯木齊等。歐亞大陸光纖到哈爾賓、上海到烏

14、魯木齊等。歐亞大陸光纖通信線路的國內已開通。通信線路的國內已開通。 目前已發明了目前已發明了摻鉺光纖放大器摻鉺光纖放大器，遠距離通信不，遠距離通信不必更多的光電轉換式光放大器，因而可實現遠距必更多的光電轉換式光放大器，因而可實現遠距離通信。離通信。現狀：現狀： 戰時，這些設施將都是具有戰略意義的。因戰時，這些設施將都是具有戰略意義的。因為通信是戰爭的為通信是戰爭的“神經網絡。神經網絡。三）激光制導三）激光制導 利用激光控制炸彈、炮彈、導彈，使這之利用激光控制炸彈、炮彈、導彈，使這之“長長上眼睛上眼睛”，盯住目標，窮追不舍，直到將它消滅。，盯住目標，窮追不舍，直到將它消滅。1）激光波束（駕束）制

15、導）激光波束（駕束）制導制導原理：制導原理：裝置：裝置：A-激光照射器；激光照射器；B-導彈發射器；導彈發射器；C-尾部帶有激光接尾部帶有激光接 收器的制導導彈。收器的制導導彈。AC此外，美國已鋪設一萬五千此外，美國已鋪設一萬五千Km的的“信息高速公路信息高速公路”。BC激光器向目標照射激光激光器向目標照射激光導彈發射器發射導彈，導彈發射器發射導彈，導彈尾部激光接收器接導彈尾部激光接收器接收激光束信號，依接收收激光束信號，依接收的信號強弱使導彈保特的信號強弱使導彈保特在激光束中，直至命中在激光束中，直至命中目標。目標。A AAA激光駕束制導激光駕束制導優點：優點：系統小巧、輕便、系統小巧、輕便

16、、適用于單兵使用；適用于單兵使用；缺點：缺點：技術難度大。技術難度大。B彈體彈體2）半主動式激光制導）半主動式激光制導導引頭導引頭控制倉控制倉45678123構造：構造：A）激光照射器）激光照射器B）導彈發射器）導彈發射器C）裝有）裝有“尋的器尋的器”的導彈的導彈1-濾光器；濾光器； 2-透鏡；透鏡； 3-光敏元件；光敏元件；4-放大器放大器5-計算器；計算器；6-自動駕駛儀；自動駕駛儀； 7-舵面伺服儀。舵面伺服儀。電源電源彈體彈體導引頭導引頭控制倉控制倉456781231-濾光器；濾光器；2-透鏡；透鏡；3-光敏元件；光敏元件；4-放大器放大器 5-計算器；計算器；6-自動駕駛儀；自動駕駛儀；7-舵面伺服儀。舵面伺服儀。四象限器四象限器導彈保特原飛行方向導彈保特原飛行方向發出糾偏信號，改變導彈飛行發出糾偏信號，改變導彈飛行方向，指向目標。方向，指向目標。發出糾偏信號，改變導彈飛行發出糾偏信號，改變導彈飛行方向，指向目標。方向，指向目標。半主動式激半主動式激光制導過程光制導過程是目前較成熟的一種激光制導方式是目前較成熟的一種激光制導方式，多用于對付地面目標。如激光制，多用