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軍工航天新聞

21世紀軍用賦能技術“新神眼”:光控激光相控陣雷達

星之球科技 來源:科普中國2015-11-09 我要評論(0 )   

現代軍(jun) 用光電子技術是以賦能技術形式出現的,並且廣泛應用於(yu) 現代戰爭(zheng) 中的情報偵(zhen) 察、預警、精確打擊、夜戰、戰術通信等多個(ge) 方麵,成為(wei) 21世紀軍(jun) 事高科技的基石和支柱之一...


 現代軍(jun) 用光電子技術是以“賦能技術”形式出現的,並且廣泛應用於(yu) 現代戰爭(zheng) 中的情報偵(zhen) 察、預警、精確打擊、夜戰、戰術通信等多個(ge) 方麵,成為(wei) 21世紀軍(jun) 事高科技的基石和支柱之一。光控激光相控陣雷達源於(yu) 相控陣雷達,就是利用不斷發展進步的現代軍(jun) 用光電子技術,而又不同於(yu) 傳(chuan) 統微波或者毫米波相控陣雷達的一種新型激光雷達。

由於(yu) 激光雷達是利用工作在光波段的激光作為(wei) 信息載體(ti) ,不受傳(chuan) 統無線電波的幹擾,而且光束極窄,很難被第三方截獲,因此在軍(jun) 事上得到廣泛應用。
    首先,我們(men) 來了解一下什麽(me) 是激光雷達?激光雷達就是將激光用於(yu) 測距、定向,並通過位置、徑向速度以及物體(ti) 反射特性來識別目標的一種光電探測手段。從(cong) 用途上看,激光雷達被劃分為(wei) 測距測角激光雷達、測速激光雷達和成像激光雷達;從(cong) 輻射方式上看,又分為(wei) 自身帶有激光輻射源的有源激光雷達(包括發射和接收分置的半有源激光雷達)和自身不帶激光輻射源的無源激光雷達;從(cong) 工作方式上,又分為(wei) 脈衝(chong) 激光雷達和連續波激光雷達。
    1961年激光器出現不久,人類便開始探索和發展激光雷達。到20世紀80年代,隨著頻率和功率穩定性更好、寬頻帶可調諧、壽命更長和效率更高的新型激光器開始投入實用,配合更好的激光發射波形控製和光束掃描算法的出現,激光雷達及其相關(guan) 技術開始進入飛速發展時期。在這一時期,先後發展出來三代激光雷達技術,並且分別以美國麻省理工學院林肯實驗室的“火池”二氧化碳相幹激光雷達、美國NASA的車載二氧化碳相幹多普勒激光雷達、前視/下視成像目標識別激光雷達等為(wei) 代表。而光控激光相控陣雷達則代表了第四代激光雷達技術的發展方向。
    由於(yu) 激光雷達是利用工作在光波段的激光作為(wei) 信息載體(ti) ,不受傳(chuan) 統無線電波的幹擾,而且光束極窄,很難被第三方截獲,因此在軍(jun) 事上得到廣泛應用,主要是表現在以下方麵:靶場測量,用於(yu) 火箭、導彈發射初始彈道和低空飛行軌跡的測量;飛行姿態測量;火箭、導彈再入段軌跡測量;目標跟蹤識別,包括導彈製導、航空偵(zhen) 察、敵我識別、機載遠程預警和水下潛艇探測;精密引導,包括軍(jun) 用航天器的交會(hui) 、對接以及巡航導彈的地形地物回避。大氣測量,主要是測量和識別大氣中的各種化學或者生物物質(化學戰劑或者生物戰劑)的含量和成分。

美國國防部高級項目計劃局采用的二維光學相控陣技術,該技術可用於(yu) 先進激光雷達和其他國防用途,在2013年時進行了驗證。
    但是傳(chuan) 統的激光雷達,隻能通過單一的光學天線(光學透鏡係統)發射一定功率和光束質量的激光,並且賦予特定的方位和角度來實現探測和掃描,在使用上比較局限。而光控激光相控陣雷達作為(wei) 一種新體(ti) 製的激光雷達,其光束指向是通過調節從(cong) 各個(ge) 相控單元(光學移相器)射出的光波之間的相位關(guan) 係,使其在某一設定方向上彼此相同,產(chan) 生相互加強的幹涉,在各自設定方向上形成多束高強度的激光光束。這樣就可以在方位和俯仰平麵上實現多波束同時發射,使激光雷達可以通過控製多個(ge) 波束按需掃描整個(ge) 視場而無需伺服移動部件,從(cong) 而實現真正意義(yi) 上的光學相控陣(OPA),提高了激光雷達的工作效率和多任務能力。
    雖然光控激光相控陣雷達目前還處於(yu) 概念發展階段,尚未有實用型號出現,但是一旦相關(guan) 的光學加工工藝獲得突破,那麽(me) 以光學相控陣(OPA)為(wei) 基礎的激光雷達將在目標探測與(yu) 跟蹤、高分辨率成像、自適應光學係統(定向能武器)、精密捕獲與(yu) 對準(自由空間激光通信)等方麵發揮出巨大潛力。

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