一、軍(jun) 用脈衝(chong) 激光測距儀(yi) 的特點及通用性能
       戰術和戰略用脈衝(chong) 激光測距儀(yi) 主要包括紅寶石、Nd∶YAG、CO2、喇曼頻移Nd∶YAG和Er∶玻璃等脈衝(chong) 激光測距儀(yi)

1.紅寶石脈衝(chong) 激光測距儀(yi)

         0.69μm的紅寶石脈衝(chong) 激光測距儀(yi) 是第一代軍(jun) 用激光測距儀(yi) ，其結構簡單，緊湊。因工作波長屬近紅外綠光，極易暴露目標，加上對人眼極不安全，目前除少數應用外已被淘汰。

2.Nd∶YAG脈衝(chong) 激光測距儀(yi)

       Nd∶YAG脈衝(chong) 激光測距儀(yi) 的主要優(you) 點是隱蔽性、電效率和脈衝(chong) 重複工作頻率大大優(you) 於(yu) 紅寶石激光測距儀(yi) ，因而從(cong) 60年代後期開始廣泛裝備部隊；主要缺點：①工作波長為(wei) 1.06μm，相對說來較短，在大氣中的衰減較大，不完全適合自然霧和戰場煙幕等環境條件；②
1.06μm波長被發射後經人眼聚焦進入視網膜，在很短的距離上若不加防護觀察，可以使人眼永久致盲；③1.06μm波長不與(yu) 8~12μm熱成像係統兼容。而Nd∶YAG脈衝(chong) 激光測距儀(yi) 目前仍具有無法取代的獨特優(you) 點，加上裝備量已擴大到陸、海、空三軍(jun) ，目前仍在以下幾方麵
廣泛應用。
        (1)戰場指揮員、步兵偵(zhen) 察員、炮兵前沿指揮觀測員以及艦隊基地指揮員、海軍(jun) 陸戰隊員用手持瞄準觀察和測距。
        (2)現代作戰坦克和裝甲車采用Nd∶YAG脈衝(chong) 激光測距儀(yi) 作為(wei) 火控係統的總體(ti) 部件，以改善主要作戰武器的精度。
         (3)廣泛用於(yu) 對空防禦係統，提高對抗高速飛機和機動性大的武裝直升機的跟蹤精度。
        (4)Nd∶YAG激光測距儀(yi) —目標指示器是國外應用最早的激光武器。目前，這種武器係統仍然是激光製導炸彈、導彈和火炮的唯一遠距離精確製導武器，並為(wei) 雙功能激光測距—目標指示器采用人眼安全的喇曼頻移Nd∶YAG激光器實現精確製導打下了基礎。

3.CO2脈衝(chong) 激光測距儀(yi)
CO2脈衝(chong) 激光測距儀(yi) 是70年代末和80年代中期主要針對1.06μm的Nd∶YAG激光測距儀(yi) 的缺點發展起來的新一代人眼安全激光測距儀(yi) 。其主要優(you) 點有：①大氣穿透能力優(you) 於(yu) Nd∶YAG激光波長，能在較低能見度和戰場煙幕等大氣條件下工作；②能與(yu) 8~12μm波段內(nei) 的典型熱成像係統兼容並可共用接收光學係統和探測器，能有效實現熱成像儀(yi) 能探測到的絕大多數目標；③能實現對人眼安全。主要缺點是：①10.6μm的CO2激光波長極易被水分子(H2O)吸收衰減，在大氣中含水蒸汽密度大的睛天和潮濕條件下，限製了它的最大測距能
力，特別是雨天和目標被雪覆蓋時，目標呈現多鏡麵對稱反射，對CO2激光波長測距不利；
③10.6μm的CO2激光波長對戰術目標的反射係數低於(yu) 1.54、1.06和0.69μm的激光波
長。

4.喇曼頻移Nd∶YAG和Er∶玻璃脈衝(chong) 激光測距儀(yi)

         喇曼頻移Nd∶YAG和Er∶玻璃脈衝(chong) 激光測距儀(yi) 也和CO2一樣發展於(yu) 70年代末和80年代中期，主要優(you) 點是：①大氣穿透能力高於(yu) 1.06μm的Nd∶YAG激光波長而低於(yu) CO2激光波長；②對目標的反射係數和在睛天、高溫度條件下測距時，其性能高於(yu) CO2激光波長並與(yu) Nd∶YAG激光波長相當；③對人眼的安全性高於(yu) CO2激光波長。缺點是由於(yu) 1.54μm波長屬中紅外波段，不能與(yu) 8~12μm的熱成像係統兼容，加上轉換效率低、脈衝(chong) 能量小和重複工作頻率低(喇曼頻移Nd∶YAG除外)等限製了它們(men) 的應用。此外，Er∶玻璃材料製作困難，而且光探測器InGaAs-APD目標仍存在某些技術問題有待解決(jue) 。F其中：
        (1)喇曼頻移Nd∶YAG激光器它采用Nd∶YAG激光器並在高壓甲烷氣體(ti) 中受激喇曼散射(SRS)，把1.06μm波長頻移到1.54μm。因此，激光器與(yu) Nd∶YAG一樣結構緊湊，但價(jia) 格高而結構複雜。頻移波長1.54μm經測距儀(yi) 發射後進入人眼視網膜以前被人眼的液體(ti) 部位吸收和耗散掉了，實現了對人眼安全。這類激光測距儀(yi) 在軍(jun) 用上為(wei) 步兵和炮兵前沿偵(zhen) 察、對空防禦和坦克火控提供人眼安全及較廉價(jia) 的激光測距儀(yi) 器。
(2)Er∶玻璃激光器它采用摻入鉺元素的玻璃激光棒並用閃光燈泵浦，直接產(chan) 生1.54μ的激光輸出，而不是用SRS方法頻移產(chan) 生1.54μm。因此，激光器的重複工作頻率和輸出能量都很低且壽命短，不利於(yu) 高重複頻率對空防禦應用，一般僅(jin) 用於(yu) 對地麵目標測距，如手
持式、坦克等。

二、軍(jun) 用脈衝(chong) 激光測距儀(yi) 的應用
脈衝(chong) 激光測距儀(yi) 作為(wei) 軍(jun) 用裝備器材，發展於(yu) 60年代初。經過30多年的開發、研製和裝備，目前國外已完成了“手持式、腳架式、潛望式、坦克、裝甲、水麵艦載、潛艇潛望、高炮、機載、機場測雲(yun) 、導彈和火箭發射、人造衛星、航天器載”等約十三大類400多個(ge) 品種和型號，其中裝備量最大的是以Nd∶YAG為(wei) 器件的固體(ti) 脈衝(chong) 激光測距儀(yi) ，其次是喇曼頻移Nd∶YAG和Er∶玻璃以及CO2脈衝(chong) 激光測距儀(yi) 。
表2按主機裝載平台和工作環境分別列出了典型軍(jun) 用脈衝(chong) 激光測距儀(yi) 的技術性能。

1.輕型便攜式脈衝(chong) 激光測距儀(yi)

        輕型便攜式脈衝(chong) 激光測距儀(yi) 包括步兵和炮兵偵(zhen) 察用的手持式以及前沿偵(zhen) 察和前沿對空控製(FAC)雙用途的激光測距儀(yi) —目標指示器。對上述用途的係統，要求機動靈活、重複輕、體(ti) 積小、用電池組作電源、可靠性和維修性高以及單一產(chan) 品的成本低等。主要技術性能：最大測程4~10km，測距精度±10m，重複頻率為(wei) 單次，束散角1~2mrad。值得關(guan) 注的的是，由於(yu) 上述激光測距儀(yi) 及其係統常與(yu) 其他友軍(jun) 密切配合作戰且不帶裝甲部隊大範圍訓練以及無合作目標、操作手不帶防護目鏡等，人眼安全極為(wei) 重要。因此，這類脈衝(chong) 激光測距儀(yi) 已逐漸由裝備Nd∶YAG激光測距儀(yi) 改為(wei) 喇曼頻移Nd∶YAG和Er∶玻璃1.54μm的人眼安全激光測距儀(yi) 。
在現代戰爭(zheng) 中，由以前單一的步兵、炮兵獨立作戰發展到有步兵、炮兵和海軍(jun) 陸戰隊組成的特種部隊聯合作戰，武器係統也由單一的地炮、高炮逐漸采用多功能綜合高技術。因此激光測距儀(yi) 也由單一測距功能的便攜式、手持式發展到激光測距、紅外瞄準的晝夜觀測儀(yi) 以及激光測距、目標指示、紅外瞄準的激光紅外目標指示器等。如美國光電公司采用Er∶玻璃激光器的小型激光紅外觀測儀(yi) (MELioses)是當代較先進激光測距儀(yi) 的代表。

2.地麵車載脈衝(chong) 激光測距儀(yi)

        地麵車載脈衝(chong) 激光測距儀(yi) 包括坦克、步兵戰車(IFV)、火控、對空防禦、火炮或導彈製導火控以及目前發展的地麵車載激光測距儀(yi) —目標指示器等。其主要技術性能：最大測程4~10km，測距精度±5~10m，目標分辨約20m，重複頻率0.1~1Hz，束散角0.4~1mrad。
激光測距儀(yi) 在坦克火控係統中的應用是提供彈道軌跡的超仰角修正信息和因逆風或目標移動引起的方位角校正信息以及距離信息。步兵戰車主要是使用激光測距儀(yi) 去測量目標是否在反坦克導彈的距離內(nei) ，其次用於(yu) 槍炮火控和對目標的分選。為(wei) 了做到激光測距儀(yi) 完全有效地對任何能探測到的目標測距以及通過火控係統全天候被動探測、識別和分選，這些係統還應包括：瞄準光學係統、電視攝像機和紅外熱成像儀(yi) (FLIR)等。這是目前非常迫切需要的但#p#分頁標題#e#
不可能通過任何單一功能和單一波長激光測距儀(yi) 能完全滿足的係統。
據外刊報道，美國休斯公司采用喇曼頻移Nd∶YAG激光測距、電視攝像和紅外成像組成的坦克、裝甲車激光測距儀(yi) 係統是目前最新型的設備。但是這種係統若采用1.06μm的Nd∶YAG激光測距，盡管在測距儀(yi) 上裝上衰減濾光片，對合作目標測距訓練時已基本達到人
眼安全要求，而經論證後的坦克和步兵作戰的操作人員及指揮、作戰人員應采取人眼安全措施，或者采用人眼安全的1.54μm激光波長測距，從(cong) 根本上實現對人眼安全的要求。

3.對空火炮和導彈防禦脈衝(chong) 激光測距儀(yi)

對空防禦的脈衝(chong) 激光測距儀(yi) 以及采用了自保護措施的步兵戰車對空防禦脈衝(chong) 激光測距儀(yi) 均應按火控係統和作戰係統的要求工作，在距離和距離速率以內(nei) 對空中高速機動目標提供穩定的跟蹤信息和距離信息，以對抗武裝直升機、隱身飛機和巡航導彈、反輻射導彈的威脅。這就要求激光測距儀(yi) 提供比較高的數據率(高的激光脈衝(chong) 速率)和相當高的距離精度，如最大測程為(wei) 4~20km，測距精度為(wei) ±2.5~5m，重複頻率為(wei) 6~20Hz，束散角為(wei) 0.5~2.5mrad等。然而，若其交戰距離相當遠(約達20km以上)，這麽(me) 遠的距離實際對抗出現在不模糊的大氣條件下，僅(jin) 要求激光測距儀(yi) 的靈敏度比坦克測距儀(yi) 稍高一些；若在某些高濕度季節或某些高溫度氣象區域內(nei) ，由於(yu) 很強的H2O分子吸收，限製了長波長(如10.6μm的CO2)脈衝(chong) 激光測距儀(yi) 最大測距能力的發揮，此時，應采用1.06μm的Nd∶YAG脈衝(chong) 激光測距儀(yi) ，或者采用喇曼頻移Nd∶YAG及Er∶玻璃(1.54μm)的脈衝(chong) 激光測距儀(yi) ，如美國休斯公司采用喇曼頻移Nd∶YAG和Er∶玻璃的光電跟蹤探測激光測距儀(yi) 是目前先進係統的典型示例。

4.機載脈衝(chong) 激光測距儀(yi)

       機載脈衝(chong) 激光測距儀(yi) 可以用來裝備武裝直升機的導彈指令製導和裝備固定翼飛機，用於(yu) 封鎖支援的光電飛行器等目標以及攔截飛機和導彈的攻擊。這些典型應用一般采用1.06μm的Nd∶YAG激光測距儀(yi) 並具有激光測距和目標指示的能力，或者采用1.54μm波長的人眼安全喇曼頻移Nd∶YAG脈衝(chong) 激光測距儀(yi) _目標指示器等，以保護機載係統完成作戰任務或主動攻擊空中的光電目標。機載脈衝(chong) 激光測距儀(yi) 的主要技術性能：測程遠(用於(yu) 武裝直升機為(wei) 4~10km，用於(yu) 固定翼飛機為(wei) 10~20kM)、測距精度高(用於(yu) 武裝直升機為(wei) ±5~10m，用於(yu) 固定翼飛機為(wei) ±1~10m)、重複頻率高(用於(yu) 武裝直升機為(wei) 4Hz，用於(yu) 固定翼飛機為(wei) 5~20Hz)、束散角小(用於(yu) 武裝直升機為(wei) 0.4~1mrad，用於(yu) 固定翼飛機為(wei) 0.1~0.5mrad)，同時機載設備應體(ti) 積小、重量輕並要與(yu) 航空指示器共用。因此，激光器必須使用高效循環液體(ti) 作冷卻器，以適應高的運轉速率要求，否則要采用氣體(ti) 或混合氣體(ti) 升壓冷卻。目前，美國研製的“利登”激光係統(LANTIRN)則采用喇曼頻移Nd∶YAG激光目標指示器測距儀(yi) ，是現代激光測距儀(yi) 多功能化並擴大機載應用的典型示例。

5.艦載脈衝(chong) 激光測距儀(yi)

         艦載脈衝(chong) 激光測距儀(yi) 的發展在輕型便攜式、車載和對空防禦激光測距儀(yi) 之後，它包括水麵艦載和潛艇潛望兩(liang) 大類。
水麵艦載脈衝(chong) 激光測距儀(yi) 在技術性能指標方麵與(yu) 車載火控和對空防禦激光測距儀(yi) 相同，在環境使用方麵要適應艦載海空、海麵以及海上鹽霧的荷刻要求，而在體(ti) 積、重量、電效率、維護保養(yang) 能力和成本等方麵的要求又不苛刻。因此，目前大量用來裝備常規火控和對空防禦的海軍(jun) 艦隻，如掩護(無聲雷達)艦載飛機回收和與(yu) 紅外熱成像、電視等組成跟蹤係統，全天候監視和跟蹤空中目標等獨特的艦上應用正在出現，其應用前景相當廣泛。
潛艇潛望脈衝(chong) 激光測距儀(yi) 目前采用兩(liang) 種組合方式，第一種將激光測距儀(yi) 、圖像增強器和熱成像儀(yi) 裝於(yu) 其潛望鏡中，而距離顯示器、觸發按鈕等分別裝於(yu) 操作手上方或附近。其優(you) 點是傳(chuan) 輸光路中激光損耗小，但光束飄移，不易捕獲目標；第二種將上麵三部分均裝在潛望鏡底部，整個(ge) 係統的安裝，調試、拆卸均很方便，但采用這種方法的激光束要通過12m長的潛望鏡管和15~20塊透鏡，能量損耗較大。主要技術性能是：測距範圍300~6000m，測距精度±5~10m，重複頻率1~5Hz，束散角1~1.5mrad。

6.太空載脈衝(chong) 激光測距儀(yi)

         太空載脈衝(chong) 激光測距儀(yi) 屬超長距離戰略用激光測距儀(yi) 。該類激光測距儀(yi) 的特點是，光束在真空中傳(chuan) 播且具有衍射極限特性，最大測程大於(yu) 1000km，激光脈衝(chong) 能量在0.1~10J之間，測距精度為(wei) ±5~10m，重複頻率為(wei) 10~100Hz，束散角小於(yu) 20marad，並且要與(yu) 有源跟蹤係統自動完成跟蹤和測距。而這類激光測距儀(yi) 通常裝在人造衛星或者飛船上，由地麵火箭向太空預定軌道發射。因此，對這類脈衝(chong) 激光測距儀(yi) 的要求是：重量輕(因為(wei) 發射費用主要由發射重量決(jue) 定)、效率高(因為(wei) 初始功率特級及太空中很難用電源推動冷卻係統)、可靠性高(因為(wei) 太空中長期無人維護)、維修性嚴(yan) 格(因為(wei) 太空中極難操作和維修)以及窗口小(因為(wei) 窗口的大小由發動機的發射費用決(jue) 定)等。
根據太空載脈衝(chong) 激光測距儀(yi) 的應用環境、功能和技術性能特性，采用小於(yu) 1μm的短波長激光器，如半導體(ti) 激光器、倍頻Nd∶YAG激光器和紫外波長等比較合適。若采用半導體(ti) 激光器，其體(ti) 積小、功耗低、重複頻率較高，但峰值功率(能量)小，在太空應用時其測距儀(yi) 的最大測程可達500km；若采用0.53μm的倍頻Nd∶YAG激光器，可以用作增強CCD有源成像器的照射光源，並且光束在太空中傳(chuan) 播時，其最大測程可以大於(yu) 1000km；若采用小於(yu) 0.3μm的紫外波長測距，可以獲取極低的地球背景信號，對太空測距具有極大的潛力和吸引力。

7.雲(yun) 高脈衝(chong) 激光測距儀(yi)

        利用脈衝(chong) 激光測距儀(yi) 來測量雲(yun) 層垂直高度的儀(yi) 器稱為(wei) 雲(yun) 高激光測距儀(yi) 。這類激光測距儀(yi) 主要用來測量機場的雲(yun) 層高度，也可用來測量衛星發射點的雲(yun) 層高度，為(wei) 飛機的起降或衛星發射提供安全的氣象數據。由大塊或大片雲(yun) 層組成的目標雖然很大，變化多端，但反射係數很小，對最大測程為(wei) 2~3km的高度應采用5~40mJ的激光發射能量來測距，其束散角為(wei) 1~5mrad，遠遠大於(yu) 其它類脈衝(chong) 激光測距儀(yi) ，這是其主要特點。這類脈衝(chong) 激光測距儀(yi) 若加以很好的隱蔽，可以為(wei) 前沿軍(jun) 事基地、機場或軍(jun) 用衛星發射點(近距離)的安全提供可靠的氣象數據，是現代戰爭(zheng) 不可缺少的儀(yi) 器；若使用它為(wei) 大型國際機場、小型商業(ye) 民用機場和民用通信衛星發射點(近距離)提供飛機起降或衛星發射的安全氣象數據，將對國民經濟建設和提高國際信譽產(chan) 生巨大的經濟效益和社會(hui) 效益。但測距儀(yi) 的激光束通過高空和自由太空傳(chuan) 播，將會(hui) 對高空作業(ye) 人員和飛機上的人員帶來極大的危害，因此必須優(you) 先采用人眼安全的喇曼頻移Nd∶YAG或Er∶玻璃脈衝(chong) 激光測距儀(yi) 。