激光在军事上的应用

原理
• 脉冲激光测距是利用激光脉冲持续时间极短,能量在时间上相对集中, 瞬时功率很大(一般可达兆瓦)的特点,在有合作目标的情况下,脉冲激 光测距可以达到极远的测程;在进行几公里的近程测距时,如果精度要 求不高,即使不使用合作目标,只是利用被测目标对脉冲激光的漫反射 索取的反射信号,也可以进行测距。一个典型的脉冲飞行时间激光测 距系统通常有以下五个部分组成:激光发射单元,一个或两个接受通道, 时刻鉴别单元,时间间隔测量单元和处理控制单元。激光发射单元在 t0 时刻发射一激光脉冲,其中一小部分功率直接进入接收通道1,经时 刻鉴别单元产生起始(START)信号,开始时间间隔测量;其余功率从发 射天线向目标发射出去,经距离R 到达目标后被反射;接受通道2 的光 电探测器接受到返回脉冲,经放大后到达时刻鉴别单元,产生一终止 (STOP)信号,终止时间间隔测量;时间间隔测量单元把所测得的结果t 输出到处理控制单元,最后得到距离R=ct/2。
• 激光武器具有攻击速度快、转向灵活、可实现精确 打击、不受电磁干扰等优点，但也存在易受天气和 环境影响等弱点。激光武器主要指高功率强激光武 器，它是一种利用激光束摧毁飞机、导弹、卫星等 目标或使之失效的定向能武器。按搭载的载体不同， 激光武器可分为:舰载式、车载式、机载式、地基 式、星载式(天基)激光武器系统。 • 激光武器的缺点是不能全天候作战，受限于大雾、 大雪、大雨，而且激光发射系统属精密光学系统， 在战场上的生存能力有待考验。
制导武器
•激光制导导弹 依靠激光进行制导的导弹，命中精度高，射程远。代表型号 海尔法激光反坦克导弹。（地狱火）
制导武器
•激光制导炸弹 依靠激光进行制导的炸弹，代表型号美国宝石路炸弹
未来激光制导武器发展方向
• 一是发展激光主动成像制导寻的器。主动寻的是各类制导 武器追求的目标，对激光制导导弹来说也不例外。 • 二是采用复合制导，不断提高导引头的抗干扰能力。在恶 劣的天气条件和严重的战场烟尘环境中，特别是要对付那 些“激光隐身”的目标，采用单一的激光制导体制往往难 以奏效。采用复合制导，并视气候条件或作战环境的不同 而采用不同的制导体制或更换不同制导体制的导引头，可 以大大提高对目标的探测能力和导引头的抗干扰能力。 • 三是向标准化、通用化、系列化、多功能方向发展，以便 实现导引头在不同型号导弹上的通用，以及导引头与不同 型号的激光目标指示器的相互匹配。
美国舰载激光武器
中国研发激光反卫星武器
主要特点
• 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。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。美、俄、英、德、法、以色列等许多西方国家都 在积极发展强激光武器。激光武器经过三十多年的研究， 已经日趋成熟并将在今后战场上发挥越来越重要的作用。 • 高度集束的激光，能量也非常集中。举例说，在日常生活 中我们认为太阳是非常亮的，但一台巨脉冲红宝石激光器 发出的激光却比太阳还亮200亿倍。当然，激光比太阳还亮， 并不是因为它的总能量比太阳还大，而是由于它的能量非 常集中。例如，红宝石激光器发出的激光射束，能穿透一 张3厘米厚的钢板，但总能量却不足以煮熟一个鸡蛋。
雷神公司称，此次实验的主角是海军的激光武 器系统，试验中，当4架无人机以480公里时 速飞过美国加州圣尼古拉斯群岛上空的海军武 器和训练基地时，位于3.2公里之外的美军战 舰上的"密集阵"雷达系统开始工作。它利用电 光追踪和无线电传感器探测到无人机的距离和 方位等信息，并将其传输给激光武器系统。后 者随即发射32千瓦的激光能量束，数秒之内就 将无人飞机烧毁。
• 激光武器分为三类:一是致盲型。机载致盲武器， 就属于这一类。二是近距离战术型，可用来击落导 弹和飞机。1978年美国进行的用激光打陶式反坦 克导弹的试验，就是用的这类武器。三是远距离战 略型， 这类的研制困难最大，但一旦成功，作用 也最大，它可以反卫星、反洲际弹道导弹，成为最 先进的防御武器。发达国家的大型水面舰只已开始 采用核能作为动力，中型水面舰只的电动化改进也 已进入实质阶段，这都为激光武器在舰艇上的应用 铺平了道路。
我国激光制导武器的发展
• 我国激光制导武器起步晚，但是近20年发展迅速，雷霆， 天戈，雷石系列激光制导炸弹已经接近或者达到国际先进 水平。
军事上的激光通信技术
激光通信的优点
• 一、信息容量大
• 二、保密性好
• 三、抗电磁干扰能力强 • 四、传输速度快
激光通信原理图
激光通信在军事上的运用
• 一、海基系统
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[光电检测技术]
激光在军事上的应用
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激光在军事上的应用
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激光制导技术 激光通信技术 激光测距技术 强激光技术（激光武器）
激光制导技术
• 随着时代的发展，地毯式的轰炸效费比已不再令人满意，而科技的发展，激 光技术在制导领域大放异彩，开启了新的战争模式。
原理
地面车载脉冲激光测距仪
地面车载脉冲激光测距仪包括坦克、步兵战车(IFV)、火控、对空防御、 火炮或导弹制导火控以及目前发展的地面车载激光测距仪—目标指示器 等。其主要技术性能：最大测程4~10km，测距精度±5~10m，目标分 辨约.. 20m，重复频率.. 0.1~1Hz，束散角.. 0.4~1mrad。激光测距仪在 坦克火控系统中的应用是提供弹道轨迹的超仰角修正信息和因逆风或目 标移动引起的方位角校正信息以及距离信息。步兵战车主要是使用激光 测距仪去测量目标是否在反坦克导弹的距离内，其次用于枪炮火控和对 目标的分选。为了做到激光测距仪完全有效地对任何能探测到的目标测 距以及通过火控系统全天候被动探测、识别和分选，这些系统还应包括： 瞄准光学系统、电视摄像机和红外热成像仪(FLIR)等。这是目前非常迫 切需要的但不可能通过任何单一功能和单一波长激光测距仪能完全满足 的系统。
优点：范围广、战略 意义大
缺点：难度大、 成本高
激光通信在军事上的前景
1）美德联合开发用于无人机的空天激光通信技术
2）美国ＡＯｐｔｉｘ技术公司开发超高带宽激光通信
3）ＩＴＴ Ｅｘｅｌｉｓ公司开发高带宽视距系统，用于舰对舰、舰对 岸和地对地的任务应用
4）各国研究激光通信在潜艇上的运用
一、简介
•激光武器(Laser Weapon)是一种利用沿一定方向发 射的激光束攻击目标的定向能武器，具有快速、灵 活、精确和抗电磁干扰等优异性能，在光电对抗、 防空和战略防御中可发挥独特作用。 •激光作为武器，有很多独特的优点。首先，它可以 用光速飞行，每秒30万公里，任何武器都没有这样 高的速度。它一旦瞄准，几乎不要什么时间就立刻 击中目标，用不着考虑提前量。另外，它可以在极 小的面积上、在极短的时间里集中超过核武器100 万倍的能量，还能很灵活地改变方向，没有任何放 射性污染。
• 二、陆基系统 • 三、空基系统
• 四、天基系统
发挥舰船编队作战的整体作战效果
优点：数据传输快速传 递距离大
缺点：保密性差
实现光束所能照射到范围内的地域进行通信
优点：隐蔽性好、速率快 缺点：地区局域性限制
实现逐一进行广播式通信
优点：移动性高、 可控性高
缺点：激光形状 限制（矩形光斑）
全球通信不是梦
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美国军方曾在新墨西哥州南部的怀特桑兹导弹 试验场首次进行战术高能武器试验，成功摧毁 了一枚飞行中的喀秋莎火箭。
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雷神公司2010年7月19日在英国范堡罗国际航 空展上播放了一段简短的黑白视频，从视频画 面上可以看到，一架无人机首先在空中掠过， 几秒钟之后，它突然变成一团火球，随后坠入 海中。乍看上去，这很像小说或电影中外星飞 碟击落人类飞机的诡异场面，但事实上，这并 非幻觉，而是一次真实的实验。
研发历史
• 鉴于激光武器的重要作用和地位，美、俄、以色列和其他 一些发达国家都投入了巨额资金，制定了宏大计划，组织 了庞大的科技队伍，开发激光武器。至90年代初，仅美国 政府对激光武器的研究投资就达90亿美元。80年代中后期， 苏联和英国的军舰或陆上已有实验性战术激光武器装备， 美、法、德等国也作了大量试验。战略激光武器研究费用 高，技术难度大，其前景还有待观察。 • 激光武器的效费比是比较高的。在防空武器方面，当前主 体是导弹，激光武器与之相比消耗费用要便宜得多。例如， 一枚"爱国者"导弹要60-70万美元，一枚短程"毒刺"式导弹 要2万美元，而激光发射一次仅需数千美元，今后随着技 术的发展，激光发射一次的费用可降至数百美元。
激光测距技术在军事上的应用
1.背景 2.原理 3.应用
背景
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激光测距是激光在军事上应用最早和最成熟的技 术。自1960 年第一台激光器--红宝石激光器发明 以来，便有人开始进行激光测距的研究。和微波 测距等其它方法相比,激光测距具有更好的方向性 和更高的测距精度,测程远,抗干扰能力强,隐蔽性 好,因而得到广泛的应用。激光测距的研究还对雷 达技术的发展起了很大的促进作用,因而在国民经 济和国防建设中具有重要意义。
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• 激光器它分为战术激光武器和战略激光武器两种。
• 战术激光武器
• 战术激光武器是利用激光作为能量，是像常规武 器那样直接杀伤敌方人员、击毁坦克、飞机等， 打击距离一般可达20公里。这种武器的主要代表 有激光枪和激光炮，它们能够发出很强的激光束 来打击敌人。
• 战略激光武器
• 战略激光武器可攻击数千公里之外的洲际导弹;可 攻击太空中的侦察卫星和通信卫星等。
• 激光制导是利用激光器发射激光束照射目标，装于弹体上 的激光接收装置则接收照射的激光信号或目标反射的激光 信号，计算出弹体偏离照射或反射激光束的程度，不断调 整飞行轨迹，使战斗部沿着照射或反射激光前进，最终命 中目标。
发展
1972 年 5 月美军使用第一代“ 宝石路 I ” 型激光制导 炸弹轰炸越南北方的清化大桥。 据报道 , 这次发射的激光制 导炸弹全部命中目标 , 弹着点均分布在距离激光束照射点的 1 . 5 m 半径的圆圈内 。 1991 年的海湾战争中 , 以美军为首的多国部队共投射激 光制导炸弹一万多枚 , 摧毁了伊拉克许多重要的军事目标和 高价值的战略目标 。美国使用的“ 海尔法”激光半主动制 导导弹几乎百发百中 。 美 空地 激光 制导 导弹“ 斯拉姆” , 精 度为1 m , 在攻击伊拉克发电厂时 , 第一枚导弹先将发电 厂炸开一个大洞 , 两分钟后另一枚导弹穿洞而过 , 将核心设 备炸毁 。
应用 1 2 3
轻型便携式脉冲激光测距仪
地面车载脉冲激光测距仪
对空火炮和导弹防御脉冲激光 测距仪
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机载脉冲激光测距仪
轻型便携式脉冲激光测距仪
• • • • • • • • 轻型便携式脉冲激光测距仪包括步兵和炮兵侦察用的手持式以及前沿侦察和前沿对空 控制(FAC)双用途的激光测距仪—目标指示器。对上述用途的系统，要求机动灵活、 重复轻、 体积小、用电池组作电源、可靠性和维修性高以及单一产品的成本低等。主要技术性 能：最 大测程.. 4~10km，测距精度±10m，重复频率为单次，束散角.. 1~2mrad。值得关注 的的是，由 于上述激光测距仪及其系统常与其他友军密切配合作战且不带装甲部队大范围训练以 及无 合作目标、操作手不带防护目镜等，人眼安全极为重要。因此，这类脉冲激光测距仪 已逐渐 由装备.. Nd∶YAG激光测距仪改为喇曼频移.. Nd∶YAG和.. Er∶玻璃.. 1.54μm的人眼 安全激光测 距仪。
制导方式
•半主动激光制导 激光目标指示器装在车、船或飞机上，发射激光束为制导武 器指示目标，弹上的激光导引头接收目标反射的激光信号， 并跟踪目标上的激光光斑，引导制导武器飞向激光光斑，最 终命中目标。 •主动激光制导 激光照射器和目标寻的器都装在弹上，由激光照射器发射激 光，目标寻的器接收目标反射回的激光信号，再通过弹上控 制系统将弹体引向目标。
激光武器未来发展分析 目前的先进高能激光器已经较接近实战应用化，旦仍有些不足
• 目前的激光器体积仍较大，系统集成度低， 这使得搭载平台机动力下降。 • 目前很多激光器都是化学激光器，使用的化 学染料都是剧毒物质，不易保存。 • 激光武器在雨，雾等天气下会受到很大的干 扰。 • 激光器透镜系统工艺复杂，价格昂贵。