军事理论-激光技术
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（三）引起受 激辐射，光放 大。
（四）光学谐 振。 （五）动态平 衡，稳定输出
（六）激光的特点
1、方向性好
激光的发散角很小。经聚焦，基本上是一束平行光。
2、亮度高
光 源 功 率 发射角 发光面积 亮 度
（瓦） （弧度） （cm²） （瓦/cm²立体角）
太 阳 41026 4π立体角 251023
130
（二）激光产生的条件
1、足够强的激励源，使 激光物质实现并维持粒子数 反转状态。
在强有力的激励源激励 下，形成粒子数反转。
粒子数正常分布（△） 受激吸收几率>>受激辐射几率 受激吸收几率<<受激辐射几率
粒子数反转分布（▽）
激励源有：光源（泵）、电源、热源、化学能源等。
2、特殊的发光物质— 激光（工作）物质
激光技术
内容： 一、激光技术的发展概况
二、激光基础知识 三、激光技术在军事上的运用
（一）激光测距 （二）激光雷达 （三）激光通讯 （四）激光制导 （五）激光武器 （六）激光侦察
一、激光技术的发展概况
（一）第一台激光器的诞生
1960年7月，美国科学家梅曼发明了世界上第一台 激光器——红宝石激光器。
激光的英文原意：“Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation”，缩写为 “L（as二er）”激。光技术迅速用于军事
（三）激光通讯
1、大气激光通讯
E1-h=E0
多能级的跃迁和自发辐射
辐射前
辐射后
时间 极 能量分散
∵
频率
不 统
∴
颜色混杂
方向 一 全向辐射
自发辐射光的特点： 光的方向、波长不一。
2、受激辐射发光 受激吸收过程： E0+h=E1 在外来光子“刺激”下，受激辐射：
E1-h=E0
辐
辐
射
射
前
后
受激辐射光的特点： 一是光被放大； 二是光的波长、相位、传播方向完全一致。
4、相干性好
激光完全满足波的相干条件，在方向、频率、相 位等方面完全一致，因此，同一光源的
两束激光
同相叠加 反相抵消
亮 暗
（效果特别明显）
5、传播速度快
激光以光速传播。
6、在雨、雪、雾、风沙等天气中传输，激光衰减严 重。
三、激光技术在军事上的运用 （一）激光测距
1、依据 ——激光在传播过程中的三
测速方法 波长 频率（Hz）目标运动速度 多普勒频率
微波雷达 3cm 11010
1cm/sec
067
氦氖激光 06m 51014
1cm/sec
33104
2、激光雷达的优点： （1）分辨率高，图象清晰； （2）可探测超低空飞行目标； （3）具有较高的测速、测角精度； （4）抗电子干扰能力强。 3、激光雷达的军事运用
脉冲激光测距精度与
激光脉冲宽度和计数器重复
美
频率有关。
军 激
（4）抗电子干扰能力强
光 指
示
仪
/
4、激光测距机（仪）的运
测
用
距 机
（二）激光雷达
1、激光测速原理（多普勒效应 ）
f 2Vr/C f
式中， C-光速； f-多普勒频率； f-激光频率；
Vr-径向分速度。
VL
敌机飞行轨迹
V Vr
激光器
3、光学谐振腔
（1）使受激辐射 光放大的过程持 续地进行；
（2）控制激光输 出的方向和波长。
激 光
无谐振腔难以形成激光
器
（三）激光器 的基本组成: 轴线
激光物质、 激励源、光学谐 振腔。
（四）激光的 形成过程
稳定输出的条件： 光的放大量=输出量 +衰减量
输 出 激 光
（一）未激励， 粒子数△。
（二）激励后， 粒子数▽分布。
工作物质
固体 红宝石、钕玻璃、掺钕钇铝石榴石（Nd∶YAG）
气体 氦氖（HeNe）、氩离子（Ar+）、CO2
液体 有机染料、无机溶液 。 （InSb） （PbSnTe）
半导体 砷化镓（GaAs）、锑化铟、碲锡铅、硫化镉
化学 氟化氢（HF）、氟化氘（DF）。 （CdS）
3、按激励方式分类，有光泵激励、电激励、热激励、化 学反应激励、核激励激光器等。
俄罗斯11000枚,占全球537%。其它国家1000枚,占全球48%。
1、苏 联起步较
器实 验 室
早，但隐 中
而不露；
的 “
2、美
鹦 鹉
国三军竟 螺
相研究。
” 战
术
激
光
武
地基激光器击中卫星示意图
（三）民用激光技术简介
1、金属加工
2、染色体切割
3、超微量分析
4、制取同位素
采矿 生产1kg3%的 投资 生产1克分子
个特性：
（1）定向辐射和接收；
（2）遇到障碍物反射；
（3）以光速传播： L 1/2 ct； t n/f
(式中，c-光速；n-脉冲个数； f-计数器脉冲重复频率) 2、激光测距机（仪）的组成
——发射部分、接收部分、 计数显示器、电源。
滤光片
3、激光测距的特点：
（1）测量速度快
（2）测量距离远
（3）测量精度高
1986年全球核武器数量69490枚（130亿吨TNT当量/世界人口50亿） 其中，美国23410枚,占全球336%（1966年最多,达32193枚）。
苏联45000枚,占全球647%。其它国家1080枚,占全球17%。 2010年全球核武器数量20500枚（40亿吨TNT当量/世界人口70亿） 其中，美国8500枚,占全球415%（美国的运载工具多于俄罗斯）。
汞 弧 1104 4π立体角 1
103
氦氖激光 110-2 310-4弧度 1
106
红宝石激光 10 510-3弧度 1
41011
原因：B = P/S = W/St（时间、空间的高 度集中）
3、单色性好——光波波长（或频率）的高度一致
色光
波长范围（Ǻ） 谱宽（Ǻ）
红
6470-7600
1130
橙
5880-6470
方法 U235耗电（度）
U235（元）
扩散法 900
1 2000（约）
激光法
50
3% 数十元
5、进行微观动态观察等
提纯率 （%） 60-70 近100
二、激光基础知识
（一）物质为什么会发光？
1、自发辐射发光
受激吸收过程：E0+h=E1
(h为普朗克常数）
吸收前
吸收后
氢原子能级图
无外界作用，各 个原子独立完成， 互不联系，自发辐 射光步调极不统一：
590
黄
5500-5880
380
绿
4920-5500
580
青
4550-4920
370
蓝
4300-4550
250
紫
3800ห้องสมุดไป่ตู้4300
同位素氪灯 激光产生前单色性最好
氦氖激光
6328
500 0005
10-7
（五）激光器的种类
1、按运转方式分类，有脉冲激光器、连续激光器等。
2、按工作物质分类，见下表：
激光器
（四）光学谐 振。 （五）动态平 衡，稳定输出
（六）激光的特点
1、方向性好
激光的发散角很小。经聚焦，基本上是一束平行光。
2、亮度高
光 源 功 率 发射角 发光面积 亮 度
（瓦） （弧度） （cm²） （瓦/cm²立体角）
太 阳 41026 4π立体角 251023
130
（二）激光产生的条件
1、足够强的激励源，使 激光物质实现并维持粒子数 反转状态。
在强有力的激励源激励 下，形成粒子数反转。
粒子数正常分布（△） 受激吸收几率>>受激辐射几率 受激吸收几率<<受激辐射几率
粒子数反转分布（▽）
激励源有：光源（泵）、电源、热源、化学能源等。
2、特殊的发光物质— 激光（工作）物质
激光技术
内容： 一、激光技术的发展概况
二、激光基础知识 三、激光技术在军事上的运用
（一）激光测距 （二）激光雷达 （三）激光通讯 （四）激光制导 （五）激光武器 （六）激光侦察
一、激光技术的发展概况
（一）第一台激光器的诞生
1960年7月，美国科学家梅曼发明了世界上第一台 激光器——红宝石激光器。
激光的英文原意：“Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation”，缩写为 “L（as二er）”激。光技术迅速用于军事
（三）激光通讯
1、大气激光通讯
E1-h=E0
多能级的跃迁和自发辐射
辐射前
辐射后
时间 极 能量分散
∵
频率
不 统
∴
颜色混杂
方向 一 全向辐射
自发辐射光的特点： 光的方向、波长不一。
2、受激辐射发光 受激吸收过程： E0+h=E1 在外来光子“刺激”下，受激辐射：
E1-h=E0
辐
辐
射
射
前
后
受激辐射光的特点： 一是光被放大； 二是光的波长、相位、传播方向完全一致。
4、相干性好
激光完全满足波的相干条件，在方向、频率、相 位等方面完全一致，因此，同一光源的
两束激光
同相叠加 反相抵消
亮 暗
（效果特别明显）
5、传播速度快
激光以光速传播。
6、在雨、雪、雾、风沙等天气中传输，激光衰减严 重。
三、激光技术在军事上的运用 （一）激光测距
1、依据 ——激光在传播过程中的三
测速方法 波长 频率（Hz）目标运动速度 多普勒频率
微波雷达 3cm 11010
1cm/sec
067
氦氖激光 06m 51014
1cm/sec
33104
2、激光雷达的优点： （1）分辨率高，图象清晰； （2）可探测超低空飞行目标； （3）具有较高的测速、测角精度； （4）抗电子干扰能力强。 3、激光雷达的军事运用
脉冲激光测距精度与
激光脉冲宽度和计数器重复
美
频率有关。
军 激
（4）抗电子干扰能力强
光 指
示
仪
/
4、激光测距机（仪）的运
测
用
距 机
（二）激光雷达
1、激光测速原理（多普勒效应 ）
f 2Vr/C f
式中， C-光速； f-多普勒频率； f-激光频率；
Vr-径向分速度。
VL
敌机飞行轨迹
V Vr
激光器
3、光学谐振腔
（1）使受激辐射 光放大的过程持 续地进行；
（2）控制激光输 出的方向和波长。
激 光
无谐振腔难以形成激光
器
（三）激光器 的基本组成: 轴线
激光物质、 激励源、光学谐 振腔。
（四）激光的 形成过程
稳定输出的条件： 光的放大量=输出量 +衰减量
输 出 激 光
（一）未激励， 粒子数△。
（二）激励后， 粒子数▽分布。
工作物质
固体 红宝石、钕玻璃、掺钕钇铝石榴石（Nd∶YAG）
气体 氦氖（HeNe）、氩离子（Ar+）、CO2
液体 有机染料、无机溶液 。 （InSb） （PbSnTe）
半导体 砷化镓（GaAs）、锑化铟、碲锡铅、硫化镉
化学 氟化氢（HF）、氟化氘（DF）。 （CdS）
3、按激励方式分类，有光泵激励、电激励、热激励、化 学反应激励、核激励激光器等。
俄罗斯11000枚,占全球537%。其它国家1000枚,占全球48%。
1、苏 联起步较
器实 验 室
早，但隐 中
而不露；
的 “
2、美
鹦 鹉
国三军竟 螺
相研究。
” 战
术
激
光
武
地基激光器击中卫星示意图
（三）民用激光技术简介
1、金属加工
2、染色体切割
3、超微量分析
4、制取同位素
采矿 生产1kg3%的 投资 生产1克分子
个特性：
（1）定向辐射和接收；
（2）遇到障碍物反射；
（3）以光速传播： L 1/2 ct； t n/f
(式中，c-光速；n-脉冲个数； f-计数器脉冲重复频率) 2、激光测距机（仪）的组成
——发射部分、接收部分、 计数显示器、电源。
滤光片
3、激光测距的特点：
（1）测量速度快
（2）测量距离远
（3）测量精度高
1986年全球核武器数量69490枚（130亿吨TNT当量/世界人口50亿） 其中，美国23410枚,占全球336%（1966年最多,达32193枚）。
苏联45000枚,占全球647%。其它国家1080枚,占全球17%。 2010年全球核武器数量20500枚（40亿吨TNT当量/世界人口70亿） 其中，美国8500枚,占全球415%（美国的运载工具多于俄罗斯）。
汞 弧 1104 4π立体角 1
103
氦氖激光 110-2 310-4弧度 1
106
红宝石激光 10 510-3弧度 1
41011
原因：B = P/S = W/St（时间、空间的高 度集中）
3、单色性好——光波波长（或频率）的高度一致
色光
波长范围（Ǻ） 谱宽（Ǻ）
红
6470-7600
1130
橙
5880-6470
方法 U235耗电（度）
U235（元）
扩散法 900
1 2000（约）
激光法
50
3% 数十元
5、进行微观动态观察等
提纯率 （%） 60-70 近100
二、激光基础知识
（一）物质为什么会发光？
1、自发辐射发光
受激吸收过程：E0+h=E1
(h为普朗克常数）
吸收前
吸收后
氢原子能级图
无外界作用，各 个原子独立完成， 互不联系，自发辐 射光步调极不统一：
590
黄
5500-5880
380
绿
4920-5500
580
青
4550-4920
370
蓝
4300-4550
250
紫
3800ห้องสมุดไป่ตู้4300
同位素氪灯 激光产生前单色性最好
氦氖激光
6328
500 0005
10-7
（五）激光器的种类
1、按运转方式分类，有脉冲激光器、连续激光器等。
2、按工作物质分类，见下表：
激光器