光纤激光器军事领域的应用

光纤军事领域的应用

【摘要】通过大学物理实验光纤专题实验的学习和操作，对光纤有了初步了解。为更加全面深入了解光纤的应用，我就光纤在军事方面的应用展开了解。随着光纤的不断发展，在军事领域展现出越来越重要的应用前景。主要介绍了光纤技术原理及优势，重点探讨了光纤技术在军事领域的应用。

【关键词】光纤；军事领域；应用

【Key words】High—power；fiber laser；military field；pplication 1 引言

由于光纤作为一种传输媒质，与传统的铜电缆相比具有一系列明显的优点，因此，自70年代以来，光纤技术不仅在电信等民用领域取得了飞速的发展，而且因其抗电磁干扰、保密性好、抗核辐射等能力，以及重量轻、尺寸小等优点，使它也得到了各发达国家政府和军方的重视与青睐。在美国，三军光纤技术开发活动的计划项目分成五大部分：有源和无源光元件、传感器、辐射效应、点对点系统和网络系统。由三军光纤协调委员会进行组织，每年投资为5千万美元。在面向21世纪的今天，美国国防部已把“光子学、光电子学”和“点对点通信” 列为2010年十大国防技术中的两项。其中光纤技术占据着举足轻重的地位。这预示着美国等西方国家对光纤技术军事应用的研究将全面展开并加速进行。而各项先期应用及演示、验证表明。21世纪的军事通信

和武器装备离开了光纤技术将无“现代化”或“先进”可言，在未来战争中将处于被动挨打的局面。

2 大功率光纤激光器

所谓光纤激光器就是利用稀土掺杂光纤作为增益介质的激光器。大功率光纤激光器由于广泛采用了包层泵浦技术，无论在光束质量、工作效率、结构体积和系统维护等方面，与同等功率水平的传统激光器相比，均占有明显的优势。一是光转换效率高。光纤激光器独特的波导式结构设计，减少了不必要的能量损失，因而有潜力达到最高效率。目前光纤激光器的效率是60％一80％，而其他激光器报导的最大效率只有50％左右。二是输出高功率及输出稳定性好。随着光纤技术的不断进步，单个多模泵浦二极管模块组的输出光功率已经突破千瓦级，多个多模泵浦二极管并行设置，即可允许设计出很高功率输出的光纤激光器。三是体积紧凑散热性好。光纤具有良好的柔性，使得光纤激光器结构紧凑、易于集成。光纤材料表面积与活性介质体积比高，具有良好的散热特性，不需要庞大的制冷系统，降低了激光器的成本，并且给光纤激光器的应用带来方便。四是环境适应能力好。与传统激光器相比，光纤激光器对灰尘、震荡、冲击、湿度等具有很高的容忍度，耐高温耐腐蚀，不受外界电磁干扰，可以在相对恶劣的环境中工作，特别适合应用于军事领域。

3.光纤制导导弹（FOG－M）

光纤制导导弹的概念提出于1972年，但其发展是在80年代初期。美国陆军的项目主要用于反坦克和反武装直升飞机。早期设计的射程仅10km。美国海军的项目则主要用于空对空、空对地及舰对舰作战。美国陆军在1989～1991年用于FOG－M的开发经费都在1亿美元左右。进行了4O次以上的点火试验，后因研制费用太高而于1991年项目被取消。海湾战争中，美军在用轻武器抗衡重武器或装甲编队时意识到，需要一种可以展开又保持攻击装甲编队所需杀伤力的轻、重应急武器，而FOG－M正好能满足这种极有杀伤力、存活率、高度可展开和灵活的系统的需要。最近有报道，美国陆军导弹司令部正在对远程光纤制导导弹进行技术演示，该导弹能击中100km外的运动目标。FOG－M不仅受到美国军方的重视，德国也进行了开发研究，并得到了法国的合作，意大利也加入其中，三国共同制定了三边光纤导弹（TRIFOM）计划。

4．军用机器人

军用机器人是泛指用于军事目的的机器人系统。如用于排雷机器人及陆上扫雷坦克，用于接触爆炸物品和处理报废化学武器的防爆机器人及防化机器人。用于战场自动化补给弹药及军工生产中采用的军用机器人等。由于光纤具有的独特优点，光纤技术其中包括光纤传感技术开始越来越多地在军用机器人中得到应用。目前开始研制或已经研制的军用机器人光纤传感器，主要有机器人触觉传感器和接近觉

传感器。触觉是机器人知觉系统的一个重要组成部分，随着光纤传感技术的发展，国内外已经开发出一些实用的光纤机器人触觉传感器或与其它类型传感方法联合使用的组合式机器人触觉传感器。光纤传感器有功能型和非功能型之分：功能型光纤机器人触觉传感器。如利用光纤微弯损耗机理研制的机器人触须式光纤触觉传感器。非功能型光纤触觉传感器如用于敏感机器人手抓触觉，主要有两种类型：一种是位移式(反射式)光强调制型机器人触觉传感器，另一种是受抑全内反射式光调制型光纤机器人触觉传感器。机器人在使用中几乎都要求手爪开环运行机械系统能高精度定位，这就要求手爪对接近被抓物体的距离进行感知，即所谓接近觉。特别是对于防爆机器人，所抓物体一般是易燃、易碎物。需要尽量减少抓握时的冲击力，以便缓慢、对称的定位，因而在手爪上需要配置感知接近被抓物体距离的接近觉传感器。

[参考文献]

[1]Kao K．C．，Kockhham G A．，Dielectric—fiber surface waveguidesfor opticalfrequencies[J]．IEE Proc．1966，113 (7)：1151—1154．

[2]延风平，裴丽，宁提纲．光纤通信系统[M]．科学出版社，2006．

[3]《军事通信技术》NO 4.1988 P27.