激光技术与激光武器装备

二、激光 技术与激光武器装备

(一)激光概述

激光技术是研究激光的产生、变换、传输、探测以及工作物质的相互作用与应用的技术,诞生于20世纪60年代。激光技术在军事领域的研究和应用已经取得或正在取得许多重大的突破性成果,并成为世界许多国家特别是科技发达国家激烈争夺的一个重要“制高点”。

激光是利用光能、热能、电能、化学能或核能等外部能量来激励物质,使其发生受激辐射而产生的一种特殊光。所谓激光,也就是受激辐射光放大的简称。激光的特性具有自身的特殊性:

1.亮度高

亮度是衡量光源的重要指标,亮度高低是指光源发光的强弱。在自然光源中,以太阳的亮度最高,但激光亮度比太阳的亮度高得多。1毫瓦的氦氖激光器发射的激光,其亮度是我们从地面上看到的太阳亮度的44倍,而大功率激光器输出的激光亮度,可以比太阳表面亮度高几百亿倍。这种高亮度的激光束,经过聚焦之后,可以产生几百万摄氏度的高温,能在不到千分之一秒的时间内,使任何金属汽化,故可用作激光武器来直接毁伤目标。

2.方向性好

光的方向性好与差,可以用光束在空间传播时的发散角和光斑直径大小来衡量,发散角和光斑越小,光的方向性就越好,反之则差。激光的发散角很小,基本上是一束平行光。例如,用一束激光射到距离地球38万千米的月球上,其光斑直径还不到2千米。

3.单色性好

光的颜色是光的波长的反映。波长范围越窄,即谱线宽度越小,单色性越好,颜色愈纯,反之则差。

4.相干性好(https://www.daowen.com)

光的相干性是光的波动性所表现出的一个特性,是衡量光波与光波在频率、振动方向上是否一致,在相位上是否有恒定关系的一个特性。激光器所产生的激光,其频率、偏振、传播方向等都是非常一致的,故激光是一种相干光,具有极好的相干性。激光相干性好的特点在精密计量、全息照相、光学信息处理等方面得到了广泛应用。

激光器是能发射激光的装置。激光器可按照不同的方式进行分类。最通常的是按照工作物质性质将其分为固体激光器、气体激光器、液体激光器和半导体激光器,也可以按照运转方式不同分为脉冲式激光器和连续波式激光器。

(1)固体激光器是指用固体材料作为激光器的工作物质,一般采用光激励源,目前比较成熟的固体激光器有红宝石激光器、钕玻璃激光器等。这类激光器的特点是小而坚固,功率较高。

(2)气体激光器是指用气体作为激光器的工作物质,一般采用电激励源,它是目前品种最多、应用最广的一类激光器。其特点是单色性、相干性和频率稳定性都比较好,能以脉冲和连续两种方式工作。气体激光器结构简单、造价低廉、操作方便。

(3)液体激光器是指用液体作为激光器的工作物质,采用光激励源,其特点是输出波长连续可调。常见的液体激光器有若丹明液体激光器等。

(4)半导体激光器是指用半导体作为激光器的工作物质,多采用电注入方式提供能量。其最大的特点是体积小、种类多、效率高、使用方便,目前已广泛应用于激光测距、雷达、通信、模拟和自动控制等方面。最成熟最常用的半导体激光器是砷化镓激光器。

(二)激光技术在军事上的应用

1.激光测距

激光测距不仅具有精度高、抗有源干扰能力强的特点,还具有体积小、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应用。目前,军用激光测距机主要有步兵、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

激光雷达是用激光器作为辐射源的雷达。在激光测距机的基础上加装测角、测速和自动跟踪装置就构成了激光雷达,其工作原理与微波雷达的工作原理类似,激光雷达不但可以测量目标的距离,还可以测出目标的方位和运动速度,进行跟踪。激光雷达既可以用于地面,也可以用于空中和海上。

3.激光制导

激光制导是用来控制飞行器飞行方向,或引导兵器击中目标的一种激光技术。激光制导与其他制导相比具有结构简单、作战实效成本低、抗干扰性能好、命中精度高等优点。激光制导的不足是受大气及战场条件影响较大,不能全天候工作等。

4.激光通信

利用激光作载波传送信息的通信叫激光通信。它与电波通信相比具有信息容量大、传输路数多、方向性好、能量集中、保密性好、设备轻便、费用经济等优点。

5.激光武器

激光武器是利用激光能量摧毁目标或使其丧失战斗能力的武器。激光武器的杀伤破坏效应主要有三种:烧蚀效应、激波效应、辐射效应。

图示

激光武器一般分为高能激光武器和低能激光武器两类。高能激光武器又称为强激光武器,它是一种大型的激光装置,能在很短的时间内发出高能激光束。击中目标时,光能量被目标吸收,转变为热能,可以产生几百万度的高温和几百万个大气压的高压,使目标被烧蚀、击穿,甚至引起爆炸。高能激光武器可用于摧毁敌导弹、卫星、飞机等大型目标。

低能激光武器是指发射功率较小的激光轻武器,也叫战术激光武器,如激光枪、激光致盲武器等。主要用于射击单个敌人,使之失明、死亡或衣服着火而丧失战斗能力,也可使各种光学瞄准观察器材失灵。

激光武器同常规武器(如火炮)相比,其特点有:速度快,命中精度高;不产生后坐力,可以灵活而迅速地改变射击方向而不影响射击精度和效果;威力大,可摧毁任何材料做成的目标;没有污染,效费比高。不足之处是在地面及在大气层使用时,其射程和威力受自然条件(如天气等)的影响较大。