【正文】 立了海軍高能激光（ HEL）計劃管理辦公室（ PMS405），意 欲作為海軍管理硬殺傷高能激光武器系統(tǒng)研制和采購的機構(gòu)。但到 70 年代中期，發(fā)展重點轉(zhuǎn)移到了連續(xù)波氟化氘（ DF）化學(xué)激光器。 NACL/NPT 組合大大優(yōu)于以前任何一種激光武器系統(tǒng)，并為激光器與光束控制裝置的集成提供了寶貴的工程經(jīng)驗。這一成就被認(rèn)為是當(dāng)時戰(zhàn)術(shù)高能激光武器可能達(dá)到的水平的最可信的證據(jù)，并奠定了進(jìn)入 “ 海石 ” （ Sealite）計劃的基礎(chǔ)。比如，激光技術(shù)可以為精確打擊提供方向坐標(biāo)，也可以形成大量的軟殺傷，或者使敵方致盲等行為，在軍隊中發(fā)揮著重要的作用。還有幾光通信等等 ...... 激光技術(shù)在軍事領(lǐng)域中的應(yīng)用的特點 (1)無需彈道計算 在戰(zhàn)場上，交戰(zhàn)雙方如果都用火炮攻擊對方目標(biāo)，由于受地心引力和空氣阻力的作用而容易使彈道彎曲，所以射擊時都要根據(jù)距離、高度、風(fēng)向、風(fēng)速及彈丸初速等因素進(jìn)行彈道計算。由于激光武器所發(fā)射的 “ 光彈 ” 是以光速飛行的，其飛行速度常常要比普通炮彈快今 40 萬倍，比導(dǎo)彈的速度快 10 萬倍。 (2)無后座力 由于光束基本沒有質(zhì)量，所以在使用激光武器射擊時，不存在普通武器射擊時出現(xiàn)的巨大后座力和噪聲，這既可提高射擊的命中率，有效地打擊敵人，又便于隱蔽自己，減少傷亡。激光武器既可直接在地 面使用，也可在戰(zhàn)車、軍艦。 (4)無放射性污染，費用比高 激光束可使堅硬目標(biāo)（如坦克裝甲）燒蝕和熔化，但又不象核武器爆炸那樣產(chǎn)生大量的放射性污染。例如，一枚 “ 毒刺 ” 防空導(dǎo)彈的價值高達(dá)2 萬美元，而發(fā)射一次氟化氘激光武器的費用僅需 1 到 2 千美元。 光學(xué)諧振腔結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性 激光是在光學(xué)諧振腔中產(chǎn)生的。 共軸球面諧振腔的穩(wěn)定性條件 光學(xué)諧振腔都是由相隔一定距離的兩塊反射鏡組成的。因為只要把兩個反射鏡的球心連線作為光軸，整個系統(tǒng)總是軸對稱的，兩個反射面可以看成是 “共軸球面 ”。如果其中一塊是平面鏡，可以用通過另一塊球面鏡球心與平面鏡垂直的直線作為光軸 。當(dāng)然兩個平面鏡不平行不能產(chǎn)生諧振，不在討論之列。如果規(guī)定凹面鏡的曲率半徑為正，凸面鏡的曲率半徑為負(fù)，可以證明共軸球石河子大學(xué)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 面腔的穩(wěn)定性條件是 1110 21 ????????? ?????????? ?? RLRL （ 21） 上式左邊成立的條件等價于 ???????? ?11 RL 和 ???????? ?21 RL 同時為正或同時為負(fù)，這就要求兩鏡面的曲率半徑為正時必須同時大于腔長或同時小于腔長。如果鏡面的曲率半徑一正一負(fù)，則需要具體討論。但是，由于光波在實現(xiàn)了粒子數(shù)密度反轉(zhuǎn)分布的介質(zhì)中傳播時還有各種損耗，只有當(dāng)因增益放大而增加的光能量除了能夠補償因損耗而失去的部分外還能有剩余時，光波才能被放大。 激光器的損耗 激光器的損耗指的是在激光諧振腔內(nèi)的光損耗，這種損耗可以分為兩類，第一類是諧振腔內(nèi)增益介質(zhì)內(nèi)部的損耗，它與增益介質(zhì)的長度有關(guān)，叫做內(nèi)部損耗，第二類損耗是可以折合到諧振腔鏡面上的損耗 , 叫做鏡面損耗。設(shè)增益介質(zhì)長為 L，用圖 (215)中的橫坐標(biāo)表示，腔內(nèi)光強用縱軸表示。由于 M2 的透射率 2 0t ? ，我們把 M2 上的鏡面損耗全部折合到 M1上，這樣，腔內(nèi)各點的光強值隨時間而增長的情況，由圖 (22)中不同曲線11~II? ， 11~II? ?? ， 12~II?? ， 22~II? ， ~mmII? ?? ， 1~mmII??? 所表示。 圖（ 22） 激光諧振腔內(nèi)光強增長 閾值條件 腔內(nèi)光強比較弱時，光波往返一次的放大倍數(shù) 1?K ，隨著光強不斷地增強，放大倍數(shù)就不斷下降，直至 1K? 為止。 小訊號增益系數(shù) 0G 是激光器在形成激光的過程中增益系數(shù)所能取的最大石河子大學(xué)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 值。增益系數(shù)的下限值稱為增益系數(shù)的閾值，表示為 0M1sGGaII???閾總 (27) 對非均勻增寬型介質(zhì)，增益系數(shù)的閾值則為 0DD 12M1sGGaII?????????閾總 (28) 由增益系數(shù)的閾值也可以導(dǎo)出粒子數(shù)密度反轉(zhuǎn)分布值的閾值 n?閾 ? ? 總閾閾 afhcBnG ??? ???21 ? ???? fhB can 21 ??? 總閾 把3 32121 3 3 3 388Ac cB hh? ? ? ? ? ? ???代入上式有 2228 ()an cf?? ? ???? 總閾 (29) 式中： ? 為 E2 能級的壽命， ? 為折射率， ()?f 為譜線的線型函數(shù)。 石河子大學(xué)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 第 3章 激光技術(shù)在軍事領(lǐng)域中的應(yīng)用 錯誤 !未找到引用源。作戰(zhàn)時可根據(jù)不同的需要選擇適當(dāng)?shù)募す馄鳌］敵龉β蕛H有幾毫瓦、用于 光電 通信 的 半導(dǎo)體激光器 。同時，按其發(fā)射位置可分為天基、陸基、艦載、車載和機載 等類型，按其用途還可分為戰(zhàn)術(shù)型和戰(zhàn)略型兩類。 1978 年 3 月，世界上的第一支激光槍在美國誕生。目前，國外已有一種紅寶石袖珍式激光槍，外形和大小與美國的派克鋼筆相當(dāng)，它能在距人幾米之外燒毀衣服、燒穿皮肉，且無聲響，在不知不覺中致人死命，并可在一定的距離內(nèi)，便火藥爆炸，使夜視儀、紅外或 激光測距儀 等光電設(shè)備失效。 戰(zhàn)術(shù)激光武器的 “ 挖眼術(shù) ” 不但能造成飛機失控、機毀人亡，或使炮手喪失戰(zhàn)斗能力，而且由于參戰(zhàn)士兵不知對方激光武器會在何時何地出現(xiàn)，常常受到沉重的心理壓力。 1982 年英阿馬島戰(zhàn)爭中，英國在航空母艦和各類護衛(wèi)艦上就安裝有激光致盲武器，曾使阿根廷的多架飛機失控、墜毀或誤入英軍的射擊火網(wǎng)。例如， 1975 年 11 月，美國的兩顆監(jiān)視導(dǎo)彈發(fā)射井的偵察衛(wèi)星在飛抵西伯利亞上空時，被前蘇聯(lián)的 “ 反衛(wèi)星 ” 陸基激光武器擊中，并變成 “ 瞎子 ” 。據(jù)外刊透露，自 70 年代以來，美俄兩國都分別以多種名義進(jìn)行了數(shù)十次反衛(wèi)星激光武器的試驗。例如：自由電子激光器具有輸出功率大、光束質(zhì)量好、轉(zhuǎn)換效率高、可調(diào)范圍寬等優(yōu)點。作戰(zhàn)時，強激光束首先射到處于空間高軌道上的中斷反射鏡。通過這樣的兩次反射，設(shè)置在地面的自由電子激光武器，就可攻擊從世界上任何地方發(fā)射的戰(zhàn)略導(dǎo)彈。當(dāng)這種激光器沿著空間軌道游戈時，一旦發(fā)現(xiàn)對方目標(biāo)，即可投入戰(zhàn)斗。在實際戰(zhàn)斗中，可用它對對方的空中目標(biāo)實施閃電般的攻擊，以摧毀對方的偵察衛(wèi)星、預(yù)警衛(wèi)星、通信衛(wèi)星、氣象衛(wèi)星，甚至能將對方的洲際導(dǎo)彈摧毀在助推的上升階段。 LASER 是英文的 “ 受激放射光放大 ” 的首字母縮寫。氣體激光器有氦－氖激光器和氬激光器；固體激光器有紅寶石激光器；半導(dǎo)體激光器有激光二極管，像 CD 機、 DVD 機和 CDROM 里的那些。 激光特性 激光有很多特性：首先，激光是單色的，或者說是單頻的。其次，激光是相干光。再次，激光是高度集中的，也就是說它要走很長的一段距離才會出現(xiàn)分散或者收斂的現(xiàn)象。 激光的高亮度：固體激光器的亮度更可高達(dá) 1011W／ cm2Sr。 激光的高方向性：激光的高方向性使其能在有效地傳遞較長的距離的同時，還能保證聚焦得到極高的功率密度，這兩點都是激光加工的重要條件 激光的高單色性：由于激光的單色性極高，從而保證 了光束能精確地聚焦到焦點上，得到很高的功率密度。正是激光具有如上所述的奇異特性因此在工業(yè)加工中得到了廣泛地應(yīng)用。 經(jīng)過 30 多年的發(fā)展，激光現(xiàn)在幾乎是無處不在，它已經(jīng)被用在生活、科研的方方面面：激光針灸 、激光裁剪、激光切割、激光焊接、激光淬火、激光唱片、激光測距儀、激光陀螺儀、激光鉛直儀、激光手術(shù)刀、激光炸彈、激光雷達(dá)、激光槍、激光炮 ?? 激光技術(shù)在軍事領(lǐng)域中的應(yīng)用 激光武器是一種利用定向發(fā)射的激光束直接毀傷目標(biāo)或使之失效的定向能武器。武器系統(tǒng)主要由激光器和跟蹤、瞄準(zhǔn)、發(fā)射裝置等部分組成，目前通常采用的激光器有化學(xué)激光器、固體激光器、 CO2 激光器等。激光武器已有 30 多年的發(fā)展歷史，其關(guān)鍵技術(shù)也已取得突破，美國、俄羅斯、法國、以色列等國都成功進(jìn)行了各種激光打靶試驗。 為了滿足軍事應(yīng)用的需要，主要發(fā)展了以下 5 項激光技術(shù)： ① 激光制導(dǎo)技術(shù) ： 激光制導(dǎo)武器精度高、結(jié)構(gòu)比較簡單、不易受電磁干擾，在精確制導(dǎo) 武器中占有重要地位 [6]。 80 年代以來，激光制導(dǎo)導(dǎo)彈和激光制導(dǎo)炮彈的生產(chǎn)和裝備數(shù)量也日漸增多。 20 世紀(jì) 60年代末，激光測距儀開始裝備部隊 ,現(xiàn)已研制生產(chǎn)出多種類型 ， 大都采用釔鋁石榴石激光器，測距精度為 177。由于它能迅速準(zhǔn)確地測出目標(biāo)距離，廣泛用于偵察測量和武器火控系統(tǒng)。光纖通信已成為通信系統(tǒng)的發(fā)展重點。 ④ 激光模擬訓(xùn)練技術(shù) ： 用激光模擬器材進(jìn)行軍事訓(xùn)練和作戰(zhàn)演習(xí)，不消耗彈藥，訓(xùn)練安全，效果逼真。此外，激光核聚變研究取得了重要進(jìn)展，激光分離同位素進(jìn)入試生產(chǎn)階段，激光引信、激光陀螺已得到實際應(yīng)用。激光器發(fā)出照射目標(biāo)的激光波束，激光接收裝置接收目標(biāo)反射的光波，經(jīng)光電轉(zhuǎn)換和信息處理，得出 目標(biāo)的位置參數(shù)信號，再經(jīng)信號變換用以跟蹤目標(biāo)和控制導(dǎo)彈的飛行。 二、激光制導(dǎo)方式 激光制導(dǎo)分為激光駕束制導(dǎo)和激光尋的制導(dǎo)兩種方式 : （ 1）激光駕束制導(dǎo) 以瞄準(zhǔn)線作為坐標(biāo)基線，將激光束在垂直平面內(nèi)進(jìn)行空間位置編碼發(fā)射，彈石河子大學(xué)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 上的尋的器接收激光信息并編碼，測出導(dǎo)彈偏離瞄準(zhǔn)線的方向和大小，形成控制信號，控制導(dǎo)彈沿瞄準(zhǔn)線飛行，直至擊中目標(biāo)。按激 光光源所在位置，激光尋的制導(dǎo)分為被動尋的、主動尋的和半主動尋的三種方式 [7]。如果信號源不是目標(biāo)本身，而是裝在導(dǎo)彈上的目標(biāo)照射器或目標(biāo)指示器，則屬于主動尋的式制導(dǎo)。 迄今為止，只有照射光束在彈外的激光半主動尋的制導(dǎo)系統(tǒng)得到了應(yīng) 用。 半主動尋的制導(dǎo)系統(tǒng)由彈上的激光尋的器和彈外的激光目標(biāo)指示器組成，特點是精度高，抗干擾能力強，結(jié)構(gòu)較簡單，成本較低，可與其他系統(tǒng)兼容使用。 （ 3） 激光半主動尋的式制導(dǎo)導(dǎo)彈 激光半主動尋的式制導(dǎo)導(dǎo)彈包括激光半主動尋的器和導(dǎo)彈主艙兩部分。光學(xué)頭罩是導(dǎo)彈頭部的光學(xué)系統(tǒng)，通常包括聚光器和窄帶濾波器，后 者只允許激光目標(biāo)照射器的工作波長透過。探測器多采用四象限形式。轉(zhuǎn)變成電信號后由電子裝置進(jìn)行放大和比較處理，并將輸出反饋給自動駕駛儀或控制系統(tǒng)。導(dǎo)彈戰(zhàn)斗部是裝有某種彈藥的大型錐體，它是執(zhí)行打擊任務(wù)的核心部件。控制系統(tǒng)通常由塑料傳動體及尾翼組成，根據(jù)制導(dǎo)系統(tǒng)的指令依靠燃料燃燒所提供的動力控制傳動系統(tǒng)使尾翼運動，驅(qū)使導(dǎo)彈射向目標(biāo)。 （ 4） 激光制導(dǎo)武器 激光制導(dǎo)炸彈和炮彈 激光制導(dǎo)炸彈是在上世紀(jì)六十年代中期開始發(fā)展起來的。具 體過程為，載機借助于 “ 激光目標(biāo)指示器 ” ，把激光束投射到目標(biāo)上，激光束在目標(biāo)表面產(chǎn)生漫反射，總會有一部分激光反射到激光制導(dǎo)炸彈上，被炸彈的 “ 尋的器 ” 所接收，然后通過控制系統(tǒng)進(jìn)行換算，再控制炸彈的飛行舵調(diào)整炸彈航向，直至精確命中目標(biāo)。例如，從成本來看，雖然一枚激光制導(dǎo)炸彈是普通航彈的 3—4 倍，但是從效費比來看，反倒比常規(guī)航 彈要高。 激光制導(dǎo)技術(shù)發(fā)展趨勢 目前，世界各軍事強國都紛紛加強激光制導(dǎo)武器的研制。主動尋的器是各類制導(dǎo)武器的追求目標(biāo)，要實現(xiàn)主動尋的制 導(dǎo)就必須把除發(fā)射架外的全部制導(dǎo)設(shè)備都裝在導(dǎo)彈上，這一困難有賴于技術(shù)的進(jìn)步才能解決。 遠(yuǎn)程化 ———增大作用距離。因此，增大激光制導(dǎo)作用距離十分必要。由于制導(dǎo)系統(tǒng)是彈頭的一部分，減小這一部分的體積和重 量具有重要意義，它有利于