激光技术在军事上的应用的分析介绍

二、激光技术在军事上的应用

科学技术的主要职能之一是为军事服务，激光技术也毫不例外。从第一台激光器诞生以后，各国军方就对激光产生了浓厚的兴趣。激光技术在各个领域中的应用十分广泛，但应用得最早、发展最迅速的仍然是在军事方面。激光在军事方面的应用主要包括、激光制导、激光测距、激光雷达、激光通讯、激光侦察、激光武器、激光核聚变、激光陀螺以及激光对抗技术等方面。

（一）激光制导武器

激光制导武器是指利用激光跟踪、测量和传输信息的手段控制、导引战斗部飞向目标的武器。

用于武器系统的激光制导方式有两种。一种是半主动式回波制导，另一种是半主动式波束制导。半主动式回波制导是弹头本身不装激光发射器，只装激光接收器和导引头，发射源可以安装在地面（水面），也可以安装在飞机上。弹头发射后，激光接收器自动接收来自目标反射或散射的激光能量，并将弹头导向目标。半主动式激光波束制导，也是在弹头上装有激光接收器和导引头。但弹头必须始终沿着地面（水面）或空中发射的光辉波束飞行并攻击目标。

激光制导器主要有激光制导炸弹、激光制导导弹、激光制导炮弹等武器系统。

1.激光制导炸弹：是由飞机或其他航空器投掷的无航空动力，但装有激光导引头的爆炸性弹药。

最早研制并使用激光制导炸弹的国家是美国。1964年制面试验样弹，1968年在入侵越南的战场上进行作战试验和鉴定。激光制导炸弹命中率比手控投放无制导的普通航空炸弹提高200倍，比计算机投放无制导引炸弹命中率提高50倍，把航空炸弹命中精度从原来的圆周误差90～100m。一下子提高到3～4m，因而，又称为“灵巧炸弹”。

2.激光制导导弹：是利用激光制导装置将导弹引向目标的武器系统。继“灵巧炸弹”出现之后，美国于70年代初又研制国激光制导导弹，1976年交付试验。目前，正在向着标准化的方向发展，现已有12个型号的激光制导导弹。

激光制导导弹主要用于反坦克，也可以作为空对地、空对舰、舰对舰和地对地导弹等战术武器。

3.激光制导炮弹：是由火炮发射，依靠自身的激光制导（导引头），将弹丸导向目标的炮弹。激光制导炮弹的造价是普通炮弹造价的几倍。但由于前者的命中率高，使用激光制导炮弹的成本反而会比摧毁同一目标用的普通炮弹的成本大大下降，可取得更大的经济和军事效益。美国的“铜斑蛇”、俄罗斯的“红土地”激光制导炮弹现已装备部队。

（二）激光测距机和激光雷达

1.激光测距机：是用激光器作为光源测量目标距离的装备。它是激光应用于军事上的最早的装备，1961年，即世界上第一台激光器出现的第二年就制成了第一台激光测距机样机。1964年第一批激光测距机交付试验。1968年大批投产。目前，美、俄、英、法、日、挪威、瑞典、荷兰等技术先进的国家已普遍装备部队，激光测距机类型不下60种。

激光测距机具有作用距离远、测量精度高、体积小、重量轻及抗干扰性能好等优点。激光测距机在军事上使用的范畴几乎渗透到各军兵种，成了一种极为普遍的军事装备。如步炮测距机、坦克测距机、机载测高仪和机载测距机、舰炮测距机，航天技术中的卫星跟踪测距机、超远程的地——月激光测距机，以及遥感技术中用于军事侦察的测距机等等。

测距机的发展趋势把测距——观察（瞄准）——跟踪综合成一体，使激光测距机成为一种多功能、高度自动化的军事装备。

2.激光雷达、其原理和微波雷达原理相类似。它的用途也是确定目标的距离、速度、加速度和角坐标（即确定目标的位置）。

激光雷达的优点：（1）测距精度高达几厘米（微波雷达为几米）；（2）测角精度高达0.1毫弧度；（3）抗干扰性能好，可弥补微波雷达的盲区；（4）设备体积小、重量轻。

激光雷达的主要类型有：导弹发射初始段的跟踪测量雷达；低飞行目标跟踪测量雷达；目标飞行姿态的测量雷达；反导和再入大气层测量与目标识别雷达，以及宇宙导航雷达等。这些雷达中除宇宙导航雷达外，其他激光雷达都已列入靶场的测量设备。

（三）激光通讯

激光通讯也和电气通讯一样，分为有线通讯和无线通讯两种方法。有线激光通讯称做光纤通讯，或称光缆通讯。无线激光通讯又分为大气激光通讯和空间激光通讯，二者的区别在于，大气激光通信是利用大气作为传输媒介，空间激光通信是以空间激光作为传输媒介。

激光通讯的优点是信息容量大、通信距离远、保密性能好设备体积小、重量轻。

信息容量是衡量通讯设备优劣最重要的指标。信息容量与信道频带宽度成正比，致使基准频带不可能很宽。而激光是用光频作为信道频率，激光的频率高达10¹¹～10¹⁵赫兹。因此，激光通讯的基频比微波通讯基频高10⁷倍。从理论上讲，激光通讯可以同时传输一千万套电视节目或一百亿路电话。

激光的通讯传输距离正是利用了激光本身高亮、方向性强的特点。因此，可以实现极远距离的通讯联络。

保密性强是说激光波束窄，使信息在空间的散布很小，因此，它不易被察觉或截获。另外，激光通讯还有良好的抗电磁干扰和抗辐射的能力。

激光通讯中（指大气层内或空间激光通讯）使用的定向天线发射的光束发散角与发射的激光波长成正比，与开线的口径成反比。也就是说，要想得到较小的光束发散角，就必须缩短波长或者加大天线口径。而激光本身的波长是很短的，因此天线口径可以做得很小。在（微波）厘米波段通讯中，要获得不到一度的波束，天线就要搞得相当庞大（卫星地而接收站的天线口径达30m，重量上百吨）。而在激光通讯中，用厘量级的天线口径便可以得到秒级的光束发散角，重也只有几十千克。

激光通讯的弱点是：（1）在大气激光通讯中，由于光是直线传播的，所以天气、地形、地物对它的影响很大，难以在全天候、超视距的情况下使用，不适应起伏地形和高大地物的阻隔；（2）激光束很窄，因此通信瞄准比较困难，天线必须有严格精确的方向性。

1.光纤通讯：光纤通讯与有线电通讯相类似。区别在于它所用的通讯机是激光通讯机，它用的导线束是由几百根光学纤维组成的光缆。光信号从光纤的一端输入后，经每根光学纤维的内壁形成多次全反射，一直传到光缆的另一端的接收机内，再经光电转换，恢复成声响、话音、图像、数码等信号。

光纤通讯的特点是：（1）激光信息在纤维波导内传输，不受大气影响；（2）保密性好，一是有线通讯本身就带有这种优越性，二是光学纤维很细便于隐蔽架设；（3）信息容量大、损耗低（光纤损耗已下降到1dB／km）；（4）光纤维的机构性能好，柔软可挠，便于制造和架设；（5）光学纤维结构坚固、耐用、耐腐蚀；（6）原料来源广（石英等篇地皆是）。

2.空间激光通讯：地球大气层外具有接近真空的环境条件，因而是激光通讯的理想应用场所。1965年，美军用砷化镓激光通信机进行了首次空间激光通信试验，但没有成功，为此，美空军、美国防部和航天局三家又制定了405B空间通信系统的计划，目的是建立一个高数据率的激光通讯网，包括同步和低轨道地球卫星，以至飞机之间的通讯。这个系统在地面模拟成功后，现已投入使用。

（四）激光侦察

军事技术侦察可分为战略侦察和战术侦察两大类。战略技术侦察主要是动用各种遥感技术手段；战术技术侦察是利用各式各样的夜视仪。在军事技术侦察中，激光技术还是一支“新军”。它具有反应灵敏，分辨率高，适于夜间使用等特点，在测视雷达、高空摄影、空间监视，以及战术夜视技术等方面占有特殊位置。

战略激光侦察技术又分为高空激光侦察和空间激光监视。在高空激光侦察中用于机械的激光侦察设备有：激光测视雷达、激光行扫描摄影机（行扫描传感）、激光帧扫描传感器。在空间监视中激光多用于预警卫星和侦察卫星等观察设备。用这些设备可以监视敌方兵力的调动和大型兵器的部署，并可完成对交通要道、机场、仓库及其他军事设施的监视。

战术用激光夜用设备，主要是指激光夜视仪。这是一种技术上较成熟的设备。夜视观察系统包括激光照射器、激光测距机和红外探测器。激光和红外技术综合使用，可以发挥各自的优势，并对目标进行捕捉和监视。这类装备现正朝着激光探测（侦察）、实时监视、瞄准和控制武器的全自动化方向发展。

（五）激光武器

激光武器是以激光能量直接杀伤和破坏目标的一种定向束能武器。也称死光武器。

1.激光武器的杀伤破坏因素及特点：激光之所以能作为武器，主要是因为激光的能量高度集中，借助于激光束的热能直接摧毁目标。由于激光被聚焦后不到半秒钟，就能将焦点外的碳加热到8000℃以上，这个温度足以使任何高熔点的金属或坚硬材料气化。激光武器的杀伤破坏因素，主要是目标被击中后气化过程所产生的烧蚀效应、激波效应和辐射效应。

激光武器是用能量密度极高的粒子束，以每秒30万公里的速度沿直线直接击毁目标的射束式武器，由于光的传播速度快，且直线传播，所以激光武器有以下几个特点：一是不需要计算弹道，其弹道是一条直线；二是不需要提前量，只需要对准目标便可命中；三是不产生后坐力，是一种无惯性武器。

2.激光武器的发展现状：激光武器一般可分为高能激光武器和低能激光武器。高能激光武器，人们通常称为激光炮。有战术激光炮和战略激光炮之分。可用于摧毁飞机、各种导弹、卫星等高速飞行器，被认为是今后改变战争局势的理论武器。

从20世纪70年代初开始，美国和前苏联都在大气层台进行过数次持靶实验。1976年10月，美陆军车载激光炮成功地击落两架无人驾驶直升机，射击距离为10km。1983年又以机载激光炮击毁了5枚时速为3 200km的空对空导弹。1985年9月6日，美国在怀特导弹靶场，进行了两次功率为2兆瓦的中红外化学激光器试验，摧毁了一枚“大力神Ⅱ”洲际导弹助推器。目前，一些国家正在研究使用激光武器在太空反卫星和反弹道导弹。外国专家一致认为这种武器具有巨大的威力和潜力。

低能激光武器指发射功率较小的激光轻武器。如激光枪、激光致盲武器等。主要用于射击单兵，使之失明、死亡而丧失战斗力，同时也可以使光电精密仪器仪表失灵。目前已经制成的激光手枪，射程30～50km，重量约0.5kg，与普通手枪相似，射击时没有声音，可以纵火、致人死命、击瞎人眼和烧毁光电仪器仪表等；激光致盲武器，专用于击伤人眼，射程2km，可装在汽车、坦克和飞机上使用，战术激光武器现已接近于实用阶段。但是用于高能激光武器的强激光器，无论是功率还是能量等方面，还都存在着许多技术难题，体积也相当大。另外，瞄准和追踪目标也是高能激光器有待研究的重要课题。