激光资料汇集

来源：百度文库编辑：超级军网时间：2024/05/04 06:13:13

没有合适的地方，先放这里吧，把零散的网上新闻资料汇集一下<a href="http://210.34.4.20/news/detail.asp?serial=33028">http://210.34.4.20/news/detail.asp?serial=33028</a>近日，中科院上海光机所徐至展院士带领的研究组殊荣连连。他们自主创新研究与发展的“小型化OPCPA超短超强激光装置”，能在100万亿分之12秒里，迸发出相当于全球电网平均功率总量数倍的16.7太瓦（167亿千瓦）强大功率，超出国际同类研究整整10倍以上。      此类“超强超快激光”可产生迄今只在核爆中心、恒星内部或黑洞边缘才有的极端物理条件。掌握它的实验室获取手段，意味着中国在研究物理、材料、生命科学等领域，打开了一扇新的窗口。      1999年4月，该项目立项时，看好的人并不多。因为，尽管国际上初步的概念在1992年就被提出，但原理的开拓与发展,特别是技术方案的创新确立与成功实施还一片渺茫。日、美等国的著名实验室虽也竞相研究，却收效甚微。万一项目失败，首席科学家的科学信誉受损不说，上千万元投入也将“打水漂”，甚至会影响我国超短超强激光的持续创新发展。      但是，如果一旦成功，不仅能使基于全新原理的新一代超短超强激光的强度有数量级突破，还能打破传统方案产生的激光波长、宽度、强度等方面局限，大大拓展其应用前景。更关键的是，只有开拓发展新原理，中国才可能在这一领域另辟蹊径，后来居上。      OPCPA超短超强激光装置的原理，就是一束光经另一束同步光“加油”后再压缩，成为超短超强激光。两束光能否精确同步，是决定成败的重要因素之一。国际同行惯常思路，都从提高电子学方法的时间同步精度动脑筋，这好比尽量“同时”打开两只手电筒，时间差最多控制到100亿分之一秒量级，但难以做到。研究组提出“把同一只手电筒的光分成两股”的新思路，解决同步难题。测试证明，同步精度果然提高10倍以上。这成为自主创新成功的起点。      英、美、俄、日等国科研机构都与我国几乎同时开展OPCPA激光装置研究，研究组在徐至展的带领下埋头苦干，2002年3月，突破3.6太瓦；9月底接近10太瓦；10月达到“16.7太瓦”峰值……      如今，徐院士和他的研究组已把眼光从10太瓦级（100亿千瓦）提升到拍瓦级（1万亿千瓦）。“竞争对手”美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室、英国卢瑟福实验室、日本大阪大学等也已将此列入研发计划。除去实验室研究，如何将新技术尽快服务社会，正成为研究组积极思考的问题，如利用OPCPA超短超强激光装置发出的新波段激光，提高飞秒激光雷达的“视力”和“视野”，改进监控大气污染的有效性，提供海洋探测新手段等。（记者 诸巍 彭德倩）

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<a href="http://www.laser-infrared.com/information/con_read.php?IID=148">http://www.laser-infrared.com/information/con_read.php?IID=148</a> 一、光学光电子产业的发展重点 1.光纤通信 光纤与光缆及预制棒、光纤通信设备与系统、光有源器件、光无源器件、光仪表。 2.激光器 ①非半导体激光器(应用于加工、医疗、仪器、装饰显示、图像、条形码扫描、敏感技术、测控)。 ②半导体激光器(应用于加工、医疗、光学信息存储、通信、装饰显示。 ③全部激光器(应用于图像、大功率、条形码扫描、敏感技术、测控)。 3.红外行业 光电探测器及配套件、热探测器及配套件、热像仪等。 4.光电产业 光电元件、光电显示器件、光电收发模块、光输出与输入、光存储、光通信、激光及其他光电应用。 5.激光加工 包括激光切割、激光微加工、激光标记等。 6.激光医疗及激光医疗设备等 7.激光全息 8.光电子晶体材料及光学玻璃二、光电子产品的范畴 1.半导体发光二极管(LED) 产品主要有三大类：LED单管产品、LED显示器产品件、LED照明产品。 2.红外传输器件 产品主要有：红外发射器件、红外接收器件、光电耦合器件、光MOS继电器等。 3.He-Ne激光产品 产品主要有He-Ne激光器、He-Ne激光光源、电源等。 4.CO2激光产品 包括各种类型的CO2激光器。 5.YAG激光产品 包括连续、脉冲、调Q等类型的YAG固体激光器。 6.半导体激光产品 包括各种半导体激光器、标线器、激光头、半导体激光电源等产品。 7.光显示器 TFT-LCD显示器及模块、PDP显示器及模块、OLED等。 8.激光全息制品 全息防伪制品，全息图像工艺制品、全息包装材料、激光全息器件。 9.红外测量器件 红外探测器与配套件、测温仪器、红外热像仪等。 10.红外加热器件 加热涂料、热探测器、加热元件、加热装置与系统等

<a href="http://www.laser-infrared.com/technology/technology.php?TID=85.3">http://www.laser-infrared.com/technology/technology.php?TID=85.3</a>.据报道，在国家863计划支持下，中国工程物理研究院从1993年起开始从事“高平均功率固体激光器(DPI)”技术研究，并在关键技术上取得一批重要成果，填补了国内该领域的多项空白。   在大功率二极管激光器方面，建立了高功率二极管激光器封装线，掌握了封装核心关键技术，通过新型微通道冷却器优化设计和封装工艺改进，在国内率先成功研制出连续输出1lW、准连续27kW、占空比20％的二维叠阵二极管激光器，以及泵浦功率达16kW、占空比15％的二极管泵浦激光模块。   在高重复频率、窄脉冲DPL方面，实现平均功率700W、单脉冲能量1.4J、脉宽10ns、重复频率500Hz的1064nm激光输出。采用外腔倍频技术，获得平均功率达224W的高光束质量绿光输出。   在新型高平均功率、高亮度DPL方面，分别采用片状(薄片)DPL和固体热容DPI技术途径，获得了3300W和3500W的输出，并初步验证了输出功率的可定标放大性，为更高功率的DPL技术研究与系统研制奠定了基础。                                        (摘编自科技日报051130)

<a href="http://www.laser-infrared.com/technology/technology.php?TID=83">http://www.laser-infrared.com/technology/technology.php?TID=83</a>新华网武汉讯记者10月12日从中国科学院武汉物理与数学所获悉，用于探测太阳剧烈活动与空间灾害天气的“双波长高空探测激光雷达”已研制成功，并于近日通过专家验收。初步试运行结果表明，这一具有自主知识产权的新工具将成为我国中高层大气探测研究更为有效的手段。 　　 　　“双波长高空探测激光雷达研制”为国家“973”项目“太阳剧烈活动与空间灾害天气”中的设备专项研制之一。武汉物理与数学所在已研制成功的瑞利散射(30~70公里)和钠层荧光(80~110公里)两种激光雷达的基础上，通过攻关解决关键技术及将原有技术升级改造成一种双波长高空激光雷达，实现对30~110公里中高层大气和低电离层段的同时、连通性探测。 　　 　　专家介绍，在30~110公里范围中高层大气和低电离层探测技术发展一直较为薄弱。对原位探测而言，这一层段对气球探空显得太高，对卫星探测又显得太低；对遥感探测而言，这一层段对地面的无线电遥感大多属于盲区，而卫星从上向下的被动光学遥感又存在分辨率和精确度方面的缺点。激光雷达的出现提供了一种较为有效的解决方案。 　　 　　此外，中高层大气和低电离层是“日-地”关系链中的重要环节。太阳活动对中高层大气和低电离层中的许多物理、化学和动力学过程，以及与其相邻的上下层次之间的相互作用过程都有重要影响。因此，研究中高层大气和低电离层的各种特性具有很高学术价值。 　　 　　专家组认为，“双波长高空探测激光雷达”研制中解决了二次倍频余光复用、双光纤焦面分光、高空收发整机联调等关键技术，从而将瑞利散射和钠层荧光两种机制融入一台激光雷达中，在国际上首次实现了两段高度的同时探测，扩展了探测范围。 还不清楚与探测飞行器需要的激光雷达的区别

<a href="http://www.laser-infrared.com/technology/technology.php?TID=84">http://www.laser-infrared.com/technology/technology.php?TID=84</a>在2005年5月召开的“红外技术与应用XXXI”SPIE专题会议上，以色列Namal技术有限公司介绍了该公司发明的一种基于光学读出的非致冷焦平面列阵新技术。该技术采用一种以顺电相位工作的电光晶体作为温度敏感元件，另外还采用了一种横向读出结构，其一整行像元是通过电触发瞬时读出的。由于光学读出可降低电子噪声，预计其NETD为5mk<span style="FONT-SIZE: 12pt; FONT-FAMILY: BatangChe; LETTER-SPACING: 0.55pt; mso-bidi-font-family: 'Times New Roman'; mso-ansi-language: EN-US; mso-fareast-language: ZH-CN; mso-bidi-language: AR-SA; mso-hansi-font-family: BatangChe;">∼7mk。该器件的这种低NETD是由温度起伏噪声决定的，因而可达到非致冷焦平面列阵的理论极限。（摘编自INFRARED (Monthly)0602）

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<a href="http://www.laser-infrared.com/technology/technology.php?TID=77">http://www.laser-infrared.com/technology/technology.php?TID=77</a>武汉华工恒信激光有限公司研制的4kW 轴快流CO2气体激光器已通过国家教育部科技司主持的鉴定。它的研制成功标志着我国大功率激光器依赖进口的历史结束了。   气体激光器配置机床即组成激光加工系统，广泛应用于石油、化工、冶金、机械制造等领域，可作金属切割、焊接、表面处理。

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看到这个我就想起了美国ABL的制导光束，能看出工作进展情况<a href="http://www.imech.ac.cn/org/dev_y03a.asp">http://www.imech.ac.cn/org/dev_y03a.asp</a> 激光与气流介质相互作用及光电系统集成 名称：自适应光学系统仿真实验室。 二、主要研究方向 光波在湍流介质中的传输及其相位波前校正用的自适应光学系统的仿真和数值模拟研究。 三、在研课题 （1）“自适应光学系统的理论模拟”。项目来源：国家高技术863计划。 （2）“产生湍流相屏新方法的数值模拟研究”。项目来源：激光技术创新基金项目。 （3）“气流化学氧碘激光性能的理论和数值模拟研究”。项目来源：国家自然科学基金面上项目。主要研究方向：激光与气流相互作用的理论和数值模拟研究，以及复杂光、机、电系统集成的理论和数值模拟研究。 最近约三十年的科研工作概括起来，从承担的项目看，1988年以前，工作主要针对高功率气体流动激光器的研制，主要从事数值模拟、理论分析和相关的实验研究等应用基础性研究；1988年承担国家高技术（863计划）项目以后，逐步转到主要从事光波在大气湍流介质中的传输（从学科上看，这部分工作也属于激光与气流介质相互作用的领域）和用来进行相位补偿的自适应光学系统的理论分析和数值模拟；1992年以后，进一步调整成主要对自适应光学系统进行数值模拟研究。六、历年研究成果简介 在1988年以来的十几年中，一直承担国家高技术（863计划）项目。从学术上看，这方面的工作属于激光与气流介质相互作用与复杂的系统集成交叉的领域。 大气湍流将使在大气中传输的光波的光束质量明显变坏，产生波前相位畸变；自适应光学系统可以对畸变的光波相位波前进行实时探测、波前复原和预先进行实时的波前校正，从而显著改善到达靶面的光束质量。自适应光学系统是光、机、电和自动控制的高难度的复杂系统集成。本课题组在学术上进行了创造性研究，不断开拓新领域，取得了许多原始创新性的成果

激光人卫测距

强啊 ~！！！  先顶

由中科院上海光机所自主创新研究与发展的“小型化OPCPA超短超强激光装置”能在100万亿分之12秒内迸发出相当于全球电网平均功率总量数倍的16.7太瓦(16.7亿千瓦)强大功率。超出国际同类研究水平整整10倍以上。    此类“超强超短激光”可产生迄今只在核爆中心、恒星内部或黑洞边缘才有的极端物理条件。掌握它的实验室获取手段，意味着中国在研究物理、材料、生命科学等领域打开了一扇新的窗口； ————————————————————————————————————————————————————————————看来离实用化不远了！要是那么强的激光来打机机不知道会怎么样？

<a href="http://www.edu.cn/20011225/3015239.shtml">http://www.edu.cn/20011225/3015239.shtml</a>　　由中国科学院长春光学精密机械与物理研究所研制成功的大功率半导体激光器———“无铝量子阱大功率激光器列阵”，12月13日在长春通过了专家鉴定。专家们鉴定该成果已达到国际先进、国内领先水平。　　半导体激光器的应用覆盖了整个光电子学领域，已成为当今光电子科学的核心技术；特别是高功率半导体激光器技术是发展国防工业的重要技术基础，美国等世界上发达国家都非常重视高功率半导体激光器列阵(由很多单管激光器件组合成的大功率激光器)的研究及其在军事上的应用，正由于其在军事领域的重要作用，20瓦以上的激光器列阵一直成为美国等发达国家限制向我出口的高技术产品。　　中科院长春光学精密机械与物理研究所，一直长期从事半导体激光器的研究工作，有着良好的科研基础。1998年，在吉林省科技厅资助下，他们开展了“无铝量子阱大功率激光器列阵”的研制工作，终于获得成功，并在世界上首创将肖特基势垒限流技术应用于无铝激光器列阵结构中。该激光器件连续输出功率为80瓦，经用户一年多时间的验证，具有体积小、输出功率稳定、冷却简便、寿命长等优点，可应用于医疗、信息显示等领域。在MDC，几个人一致咬定不存在激光阵列的可能，大家都错了

<a href="http://www.nsfc.gov.cn/nsfc/sysmodels/new_detail.aspx@infoid=3393.htm">http://www.nsfc.gov.cn/nsfc/sysmodels/new_detail.aspx@infoid=3393.htm</a><table class="105V" cellspacing="1" cellpadding="3" width="96%" border="0"><tbody><tr><td id="newstitle" align="center" colspan="2">我国半导体量子点大功率激光器研制达到国际领先水平</td></tr><tr><td colspan="2"><hr noshade="true" size="1"/></td></tr><tr><td id="newsauthor" align="center" colspan="2">作者:    发表时间:2002-4-10    摘自:</td></tr><tr><td align="right" height="24"></td><td id="newslevel" align="center" width="20%" height="24"></td></tr><tr><td id="newsimage" colspan="2"></td></tr><tr><td id="newscontent" colspan="2"> 　　由于载流子的空间维度限制带来的优异光学和电学性质, 半导体低维量子结构材料在未来的光通信、光电集成和超大规模集成电路方面显示了极为重要的应用前景，受到人们广泛重视。理论与实验研究结果表明, 量子限制引起的维度降低和对晶格失配引起的应变的合理利用，能显著地改善半导体器件的性能，同时增加材料选择及制备的灵活性。因此，对载流子施以尽可能多的空间限制，发展零维度的应变量子点系统，一直是半导体低维量子结构研究的重要方向之一。与一维受限的量子阱激光器相比, 三维受限的量子点激光器（QDLD）具有更低的阈值电流密度, 极高的温度稳定性, 高的增益与调制带宽, 极窄的线宽和无啁啾工作等优越的性能。研制量子点激光器已成为近年来国际研究热点，目前国际上共有俄、德、美、中、日等国家约十个研究组处于前列。1994年俄德联合小组首先研制成功InAs/GaAs量子点材料和量子点激光器，阈值电流密度为960A/cm2，其有源区为单层量子点结构。 　　1994年，王占国院士带领中国科学院半导体研究所半导体材料科学实验室的同志，开始致力于低维半导体异质结构材料和量子器件、特别是量子点激光器的研究工作。这项研究工作很快得到国家自然科学基金面上项目和重点项目的连续支持，从1995年面上项目立项到2000年重点项目结题共延续了6年时间，其间该项目还先后获得了中国科学院和863计划的资助。 　　该项目根据我国深亚微米加工能力薄弱的国情，充分利用在国家自然科学基金重大项目“新型器件及其超薄层异质结外延材料的表面、界面研究”（69391700）执行期间对超薄层异质结构材料外延生长的科学技术积累，选择了应变自组装的办法来制备半导体低维结构材料。这样就必须面对自组装生长方法中量子点尺寸均匀性和密度控制的国际难题。 　　王占国研究组优化了单层量子点和多层垂直耦合量子点的结构参数，提高了单层量子点的形状、尺寸均匀性和密度的可控性，改善了多层耦合量子点的均匀性和重复性，提高了器件性能，用了仅仅不到两年时间，与俄-德联合研究组和美国南加州大学研究组同时、独立地设计和制备出了以应变自组装多层垂直耦合量子点结构作为有源区的量子点激光器，成功地实现了激射。俄-德和中国这两个研究组实现了室温连续激射，而美国南加州组此时仅为室温脉冲激射。 　　随着研究工作的深入，王占国研究组又在无缺陷生长应变自组装量子点技术和单原子层级异质结界面平整度和陡峭度生长技术方面取得了重要进展，提高了多层耦合量子点材料的质量和光学性能，并且创造性地设计了新的量子点结构，成功地解决了量子点激光器有源区p-n结和异质结偏位的问题，提高了量子点的发光强度和激光器的发光效率。 　　1997—1998年间研制的In（Ga）As/GaAs量子点激光器已达到了最低阈值电流密度218A/cm2，最大输出功率约1W（单面光功率），综合指标超过了1998年俄—德联合研究组所研制器件的性能：最低阀值电流密度290A/ cm2,最大输出功率0.8~1W(双面光功率，相应最低阈值电流密度为400A/cm2)。2000年4月专家鉴定会确认王占国研究组的这一成果达到了国际领先水平。 　　1999年到现在，国际上量子点激光器的研究又有明显进展，俄—德联合研究组最低阀值电流密度144A/ cm2,最大输出功率3.5W(双面光功率之和，相应最低阈值电流密度为400A/cm2)。王占国研究组也进一步提高了量子点激光器的性能，最大输出功率达到3.618W（双面光功率之和，相应最低阈值电流密度为218A/cm2），综合指标仍处于国际领先地位。 　　王占国研究组还在量子点激光器的实用化方面做了大量先行性的工作。量子点激光器在0.61W室温连续工作3760小时，功率仅下降1.02db；在0.54W工作时按功率下降2.0db推算器件寿命可超过1万小时。还将量子点激光器应用于开发960nm大功率半导体激光光纤耦合模块，其室温连续输出功率超过10W。这方面的研究结果还未见国内外文献报道。 　　王占国研究组多年来克服重重困难，在半导体量子点大功率激光器研制方面取得了喜人的成果，其器件综合指标，尤其是在可靠性，实用性方面，达到国际领先水平，该成果获得2000年度中国科学院自然科学奖一等奖，2001年度国家自然科学奖二等奖。王占国院士由于这一重大成果及在半导体材料领域一系列重要贡献而获得了2001年度何梁何利科学技术进步奖。</td></tr></tbody></table>

<a href="http://www.hust.org/hust/post/A0/p0/html/950.html">http://www.hust.org/hust/post/A0/p0/html/950.html</a>李再光教授历经11年研制出世界首台大功率旋流激光器曾开发出我国第一代横流激光器的华中科技大学激光专家李再光教授，历经11年又在世界上率先研制出大功率旋流激光器。昨日，该产品在汉通过省科技厅组织的鉴定。 激光器主要应用于激光切割和加工，在制造业中作用重大。我国过去受制于进口或引进生产的国外轴流激光器，成本昂贵。 1994年，时年65岁的李再光教授开始和其博士生一起，从进行单电极放电实验开始，启动了新型旋流激光器的研发。11年来，他们获得了国家自然科学基金和省市有关部门的大力支持，先后发表8篇学术论文、取得2项发明专利和2项实用新型专利。 来自北京和武汉地区的专家认为，该成果吸取了横流与轴流激光器的优点，表明我国大功率激光器研发已达国际领先水平。 　　另据新华社武汉6月8日电，在湖北省科技厅主持召开的鉴定会上，来自北京、武汉等地的激光专家对由武汉博莱科技发展有限公司研制成功的一台500瓦旋流二氧化碳激光器进行鉴定认为，这一新型激光器在国内外首次采用圆形金属腔、腔内旋流、流道错位、放电吹入和阴极气冷等5项核心技术，吸收了国外轴流二氧化碳激光器和国内横流二氧化碳激光器的优点。它的研制成功，结束了中国在高精度、大功率气体激光器方面长期没有自主知识产权、主要依赖进口的历史，对推动中国激光工业的发展将起重要作用。 　　用作金属等切割、焊接、热处理等的气体激光器加上机床就是激光加工系统。随著现代制造业的发展，气体激光器已广泛应用于中国的石油、化工、冶金、机械和光电子制造领域。目前，中国自主研发的2000瓦、5000瓦和10000瓦横流二氧化碳激光器，已基本满足了国内热处理和焊接方面的需求，而切割用的轴快流二氧化碳激光器，则主要依靠从国外引进。 　　目前已获国家发明专利证书的这种旋流二氧化碳激光器，采用圆形金属腔，将横流在腔内转换成旋流，既提高了光束质量，又可采用常用小型的风机，较好地综合了二者的优点。

<a href="http://www.nsfc.gov.cn/nsfc/cen/xmzn/2006xmzn/02zd/06xx.htm">http://www.nsfc.gov.cn/nsfc/cen/xmzn/2006xmzn/02zd/06xx.htm</a>国家自然科学基金跨科学部交叉重点项目：<ol><li>垂直腔面发射大功率激光器的研究（与数理科学部物理I交叉）研究垂直腔面发射大功率激光器及阵列模块的相关物理问题，解决结构设计及器件工艺中的关键技术，研制连续输出功率高、长寿命的激光器和阵列模块。 </li><li>纳米微结构材料的光学性质及器件研究（与数理科学部物理I交叉） 研究纳米微结构中光的激发、传播、耦合和非线性行为规律，以及由此引出的丰富的物理效应和内涵，在此基础上发展可望用于制作纳米微结构器件的设计和制备技术。 </li><li>超快激光推进技术的基础研究（与数理科学部物理I交叉） 研究利用超快强激光脉冲推进物体的物理机制，包括所涉及的超快激光与物质相互作用的基本物理过程研究，建立与激光推进直接相关的相互作用物理模型，实验研究激光参数与被推进物体的物性、结构参数对激光推进中能量转换效率、比冲和动量-能量比等的影响，研究小尺度、小质量推进外推到大尺度、大质量推进的可行性问题，探索实现高效率激光推进的可行方案。 </li></ol>

美国导弹防御激光雷达技术王戎瑞摘　要　机载激光雷达可以用来快速测量战区导弹的距离。本文介绍了激光雷达技术在此任务中的应用。 关键词　战区导弹防御，机载激光雷达，激光测距机。 王戎瑞摘　要　机载激光雷达可以用来快速测量战区导弹的距离。本文介绍了激光雷达技术在此任务中的应用。 关键词　战区导弹防御，机载激光雷达，激光测距机。 王戎瑞摘　要　机载激光雷达可以用来快速测量战区导弹的距离。本文介绍了激光雷达技术在此任务中的应用。 关键词　战区导弹防御，机载激光雷达，激光测距机。The Laser Radar Technology for American Missile DefenceAbstract　Airborne Laser Radar can be used to rapidly measure range of theater missile.The application of laser radar technology to this misson. Keywords　theater missile defence, airborne laser radar, laser ranger.1　前　言 　　激光雷达由于其波长短，光束角窄、杂波干扰少，用来搜索和捕获目标十分困难。因此激光雷达系统一般需要与微波雷达，特别是与红外搜索跟踪系统配对使用，开始由微波雷达或红外搜索跟踪系统为激光雷达瞄准提供目标方位和俯仰角。 　　十几年以前美国星球大战计划已考虑激光雷达系统测量和识别再入飞行体和诱铒。改进后的火池雷达于1990年对再入飞行体和诱铒成功地进行了识别，这次试验具有重要的军事意义。然而，要求在上千公里距离上识别目标，这就使得激光雷达系统十分庞大而复杂，成本很高，不符合实战要求。 　　冷战结束后，主要的威胁是有限距离的战区弹道导弹(TBM)。为防御这些导弹就需要早期探测和跟踪，需要确定导弹的发射点、碰撞点和潜在的拦截点。激光雷达与被动红外搜索跟踪系统相结合，不仅提供精确的距离信息，而且快速地估算出目标弹道轨迹。图1表示用红外测量目标方位和俯仰角和用激光测距数据估算TBM弹道的误差。由图可见，采用被动红外和激光雷达相结合，使估算误差成倍减小。分析和试验表明，对于TMD任务所需要的几百公里距离，用现有机载激光测距仪和正在试制的激光雷达系统是可以实现的。   图1　用激光测距仪估算TBM弹道　　实践业已证明美国眼睛蛇球RS-135S红外预警飞机最近几年内已加装了Nd∶YAG激光测距机，而美国海军TBM防御用的机载门警(Gate Keeper)系统就是采用IRST和激光雷达组合的系统，计划装于E-2C、S-3或E-3飞机。 图1　用激光测距仪估算TBM弹道　　实践业已证明美国眼睛蛇球RS-135S红外预警飞机最近几年内已加装了Nd∶YAG激光测距机，而美国海军TBM防御用的机载门警(Gate Keeper)系统就是采用IRST和激光雷达组合的系统，计划装于E-2C、S-3或E-3飞机。 图1　用激光测距仪估算TBM弹道　　实践业已证明美国眼睛蛇球RS-135S红外预警飞机最近几年内已加装了Nd∶YAG激光测距机，而美国海军TBM防御用的机载门警(Gate Keeper)系统就是采用IRST和激光雷达组合的系统，计划装于E-2C、S-3或E-3飞机。2　激光雷达波长的选择 　　根据机载TMD任务，要求在已方国家上空执行飞行任务，因此激光测距仪必须采用人眼安全的激光器。为此，只能考虑波长大于1.4μm的激光器。 　　10.6μm波长的CO2激光作为相干探测激光雷达发射机，已研制相当成熟，而C13O2工作波长在11.15μm，可以改进大气传输特性，完全适合于TBM任务。   　　掺Tm或Ho YAG激光器，其工作波长在2μm附近，并已做成了相干探测激光雷达。现代的二极管泵浦Nd∶YAG激光器不仅提供高的光束质量，而且可以获得高的平均功率和大的脉冲能量，因此可以用它泵浦KTP或KTA光参量振荡器(OPO)获得1.5或1.6μm波长可调输出，或者利用CH4或D2拉曼盒把1.06μm输出分别频移到1.54和1.56μm波长输出。这些频移的固体激光器都可以用在直接探测激光雷达系统中。3　激光测距仪性能分析 3.1　分析条件 　　为了分析比较，列出脉冲CO2激光相干探测测距机和直接探测OPO频移固体激光测距机相关数据。假定典型的TBM长波长和短波长的反射率分别为2%和10%。大约在发射后70s高度30km时熄火，随后20s时间上升到50km高空。因此，在分析激光测距仪性能参数时，选择目标距离从250km至450km，高度从发射点到60km，假定目标的激光雷达截面积为0.53m2(11.15μmCO2激光)和2.65m2(1.575μmOPO)。表1列出了这两个系统的设计参数。表1　激光测距机系统特性 表1　激光测距机系统特性3　激光测距仪性能分析 3.1　分析条件 　　为了分析比较，列出脉冲CO2激光相干探测测距机和直接探测OPO频移固体激光测距机相关数据。假定典型的TBM长波长和短波长的反射率分别为2%和10%。大约在发射后70s高度30km时熄火，随后20s时间上升到50km高空。因此，在分析激光测距仪性能参数时，选择目标距离从250km至450km，高度从发射点到60km，假定目标的激光雷达截面积为0.53m2(11.15μmCO2激光)和2.65m2(1.575μmOPO)。表1列出了这两个系统的设计参数。表1　激光测距机系统特性 表1　激光测距机系统特性3　激光测距仪性能分析 3.1　分析条件 　　为了分析比较，列出脉冲CO2激光相干探测测距机和直接探测OPO频移固体激光测距机相关数据。假定典型的TBM长波长和短波长的反射率分别为2%和10%。大约在发射后70s高度30km时熄火，随后20s时间上升到50km高空。因此，在分析激光测距仪性能参数时，选择目标距离从250km至450km，高度从发射点到60km，假定目标的激光雷达截面积为0.53m2(11.15μmCO2激光)和2.65m2(1.575μmOPO)。表1列出了这两个系统的设计参数。表1　激光测距机系统特性 表1　激光测距机系统特性 表1　激光测距机系统特性  参　数 CO2 OPO 孔径/cm 20 20 波长/μm 11.15 1.575 光束质量因子 1.2 2 1/e2光束宽度/μrad 127.8 30 最大值一半的宽度光束宽度/μrad 75 18 脉宽/ns 1000 20 脉冲能量/J 3 0.5 光学透射率/% 55 70 外差效率/% 60 　 量子效率/% 35 　 接收机带宽/MHz 1 80 探测器增益　 16 单位增益响应率　 0.93 接收机光谱带宽/nm 　 10 过剩噪声因子　 8.27 接收机视场/str 　 7.85×10-7 暗噪声/(A/Hz1/2) 　 0.84×10-12 前放噪声/(A/Hz1/2) 　 1.0×10-12 3.2　分析比较 　　图2和图3分别示出了CO2和OPO激光测距机的信噪比(SNR)与目标距离和高度的关系。由图可见，CO2激光SNR在高度10km以下时迅速下降，而OPO激光SNR在高度15km以下时就迅速下降，因此这种短波长激光受大气衰减更大，图4和图5分别表示CO2和OPO激光测距机的探测概率与大气闪烁的关系。由图可见，CO2激光进行相干探测时，若要求探测概率为80%，那么就能在助推器30km高度上熄火之前，用单脉冲测距到450km以上；而对OPO激光直接探测，要求目标高度32km(熄火之前)可测距300km，高度达53km时可测距450km。 图2　11.15μm激光相干探测时SNR与 目标高度和距离关系。3J激光能量；0.53cm2目标激光截面积；飞机高度9.45km   图3　1.575μmOPO激光直接探测的SNR与目标 高度和距离的关系。0.5J激光脉冲能量；2.56m2目标激光雷达截面积；飞机高度9.45km图4　11.15μm激光相干探测的单脉冲探测概率 Pd与目标高度的关系。3J激光脉冲能量；0.53m2目标激光雷达截面积；飞机高度9.45km图5　1.575μmOPO激光单脉冲探测概率(Pd) 与目标高度的关系。0.5J激光脉冲能量；2.56m2目标激光雷达截面积；飞机高度9.45km

经周密计算指出［1］，C13O2激光相干测距机对高度15km，距离450km的目标进行单脉冲测距，可以提高80%的探测概率，而虚警率可达10-4；相比之下，OPO激光受大气湍流影响很大，用单脉冲测距不能提供上述性能水平。然而，根据系统情况和目标类型，激光测距仪能够利用多脉冲进行单次距离测量。图6表示OPO系统多脉冲单次测距对探测概率的影响。由图可见，即使在10μrad均方根光束跳动情况下，用这种只有2个脉冲组的方法就能使探测概率超过80%。另外，OPO激光测距仪脉宽为10ns量级，即使在最低SNR情况下也能为TMD任务提供合理的测距精度。 图3　1.575μmOPO激光直接探测的SNR与目标 高度和距离的关系。0.5J激光脉冲能量；2.56m2目标激光雷达截面积；飞机高度9.45km图4　11.15μm激光相干探测的单脉冲探测概率 Pd与目标高度的关系。3J激光脉冲能量；0.53m2目标激光雷达截面积；飞机高度9.45km图5　1.575μmOPO激光单脉冲探测概率(Pd) 与目标高度的关系。0.5J激光脉冲能量；2.56m2目标激光雷达截面积；飞机高度9.45km　　经周密计算指出［1］，C13O2激光相干测距机对高度15km，距离450km的目标进行单脉冲测距，可以提高80%的探测概率，而虚警率可达10-4；相比之下，OPO激光受大气湍流影响很大，用单脉冲测距不能提供上述性能水平。然而，根据系统情况和目标类型，激光测距仪能够利用多脉冲进行单次距离测量。图6表示OPO系统多脉冲单次测距对探测概率的影响。由图可见，即使在10μrad均方根光束跳动情况下，用这种只有2个脉冲组的方法就能使探测概率超过80%。另外，OPO激光测距仪脉宽为10ns量级，即使在最低SNR情况下也能为TMD任务提供合理的测距精度。 图3　1.575μmOPO激光直接探测的SNR与目标 高度和距离的关系。0.5J激光脉冲能量；2.56m2目标激光雷达截面积；飞机高度9.45km图4　11.15μm激光相干探测的单脉冲探测概率 Pd与目标高度的关系。3J激光脉冲能量；0.53m2目标激光雷达截面积；飞机高度9.45km图5　1.575μmOPO激光单脉冲探测概率(Pd) 与目标高度的关系。0.5J激光脉冲能量；2.56m2目标激光雷达截面积；飞机高度9.45km　　经周密计算指出［1］，C13O2激光相干测距机对高度15km，距离450km的目标进行单脉冲测距，可以提高80%的探测概率，而虚警率可达10-4；相比之下，OPO激光受大气湍流影响很大，用单脉冲测距不能提供上述性能水平。然而，根据系统情况和目标类型，激光测距仪能够利用多脉冲进行单次距离测量。图6表示OPO系统多脉冲单次测距对探测概率的影响。由图可见，即使在10μrad均方根光束跳动情况下，用这种只有2个脉冲组的方法就能使探测概率超过80%。另外，OPO激光测距仪脉宽为10ns量级，即使在最低SNR情况下也能为TMD任务提供合理的测距精度。   图6　OPO系统多脉冲单次测距对探测概率(Pd) 的影响。0.5J激光脉冲能量；2.65m2目标激光雷达截面积；飞机高度9.45km；距离300km；光束跳动10μrad。　　总之，激光测距机性能分析结果表明，大气效应，尤其是湍流限制了激光测距机在TBM助推段初期测距性能，尤其在远距离下激光束接近水平通过大气时更是如此。光束跳动更加降低了激光测距性能。短波长OPO激光测距受上述二个因素的影响更大，但可以用多脉冲单次测距方法满足系统的要求。然而，从系统的实用要求出发，测距仪系统的重量、体积、功耗、成本以及可靠性和稳定性也是十分重要的参数。综合这些因素，固体激光器特别是二极管泵浦固体激光器在许多方面要比CO2激光器优越，因此在现有红外预警机中采用1.06μm Nd∶YAG测距机或1.06μm Nd∶YAG激光泵浦的KTP光参量振荡器测距机。 4　“门警”TBM测距系统 4.1　系统概况 　　防御TBM的关键是对其进行早期预警，并及时地向拦截武器系统提供高精度的TBM弹道数据。美国海军正在研制的“门警”系统就是一种用于防御TBM的机载光电传感器系统。它能探测在助推段或后置助推段的TBM，并测出后置助推段弹道三维数据，实时地向舰载、机载或陆基拦截武器系统提供足够状态矢量精度的弹道数据。门警系统将安装在多功能监视飞机如E-2C、S-3或E-3飞机上，并与战区C3网络联网。 　　该系统包括一个用于搜索目标的双波段红外搜索跟踪系统，工作波长为3.5～5和8～12μm；一个直接探测的短脉冲激光雷达，工作波长为1.571μm；一个与激光雷达配用的角跟踪器，工作波长为3.5～5μm。 　　当IRST搜索到一个后置助推器目标时，该目标的航向被转送到激光雷达/角跟踪器(LR/T)的角跟踪器中。角跟踪器有一个与高速处理器和宽带控制反射镜相连的中红外凝视焦平面阵列。高速处理器计算目标在焦平面上的位置，产生一个误差信号，并被转送到控制反射镜。这个误差信号把目标像移动到中心像素区，一旦目标像处于中心，并进行像限跟踪，则LR/T的激光雷达向该目标连续地发射一串激光脉冲，并测出脉冲往返时间，同时根据万向架与控制反射镜的位置以及飞机飞行高度和位置，经综合计算，得出目标在绝对坐标系中的位置。一系列精确的目标位置测量值经过约5秒钟时间修正，可以算出目标弹道状态矢量。 　　表2列出了门警系统的技术参数性能。由表可见，该系统具有高度缩短的拦截时间线。由于望远镜的水平视场只有2°宽，而传感器以40°/s的速度进行扫描，因此目标在传感器视场内停留时间只有50ms。对目标快速摆动的LR/T要在50ms时间内对目标进行锁定、跟踪和测距，因此对目标处理速度应为20次/s。如果在2°视场内出现多个(n)目标，则传感器应减慢扫描速率，此时万向架的扫描速率应为(40°/n)/s。表2　门警系统技术参数 图6　OPO系统多脉冲单次测距对探测概率(Pd) 的影响。0.5J激光脉冲能量；2.65m2目标激光雷达截面积；飞机高度9.45km；距离300km；光束跳动10μrad。　　总之，激光测距机性能分析结果表明，大气效应，尤其是湍流限制了激光测距机在TBM助推段初期测距性能，尤其在远距离下激光束接近水平通过大气时更是如此。光束跳动更加降低了激光测距性能。短波长OPO激光测距受上述二个因素的影响更大，但可以用多脉冲单次测距方法满足系统的要求。然而，从系统的实用要求出发，测距仪系统的重量、体积、功耗、成本以及可靠性和稳定性也是十分重要的参数。综合这些因素，固体激光器特别是二极管泵浦固体激光器在许多方面要比CO2激光器优越，因此在现有红外预警机中采用1.06μm Nd∶YAG测距机或1.06μm Nd∶YAG激光泵浦的KTP光参量振荡器测距机。 4　“门警”TBM测距系统 4.1　系统概况 　　防御TBM的关键是对其进行早期预警，并及时地向拦截武器系统提供高精度的TBM弹道数据。美国海军正在研制的“门警”系统就是一种用于防御TBM的机载光电传感器系统。它能探测在助推段或后置助推段的TBM，并测出后置助推段弹道三维数据，实时地向舰载、机载或陆基拦截武器系统提供足够状态矢量精度的弹道数据。门警系统将安装在多功能监视飞机如E-2C、S-3或E-3飞机上，并与战区C3网络联网。 　　该系统包括一个用于搜索目标的双波段红外搜索跟踪系统，工作波长为3.5～5和8～12μm；一个直接探测的短脉冲激光雷达，工作波长为1.571μm；一个与激光雷达配用的角跟踪器，工作波长为3.5～5μm。 　　当IRST搜索到一个后置助推器目标时，该目标的航向被转送到激光雷达/角跟踪器(LR/T)的角跟踪器中。角跟踪器有一个与高速处理器和宽带控制反射镜相连的中红外凝视焦平面阵列。高速处理器计算目标在焦平面上的位置，产生一个误差信号，并被转送到控制反射镜。这个误差信号把目标像移动到中心像素区，一旦目标像处于中心，并进行像限跟踪，则LR/T的激光雷达向该目标连续地发射一串激光脉冲，并测出脉冲往返时间，同时根据万向架与控制反射镜的位置以及飞机飞行高度和位置，经综合计算，得出目标在绝对坐标系中的位置。一系列精确的目标位置测量值经过约5秒钟时间修正，可以算出目标弹道状态矢量。 　　表2列出了门警系统的技术参数性能。由表可见，该系统具有高度缩短的拦截时间线。由于望远镜的水平视场只有2°宽，而传感器以40°/s的速度进行扫描，因此目标在传感器视场内停留时间只有50ms。对目标快速摆动的LR/T要在50ms时间内对目标进行锁定、跟踪和测距，因此对目标处理速度应为20次/s。如果在2°视场内出现多个(n)目标，则传感器应减慢扫描速率，此时万向架的扫描速率应为(40°/n)/s。表2　门警系统技术参数 图6　OPO系统多脉冲单次测距对探测概率(Pd) 的影响。0.5J激光脉冲能量；2.65m2目标激光雷达截面积；飞机高度9.45km；距离300km；光束跳动10μrad。　　总之，激光测距机性能分析结果表明，大气效应，尤其是湍流限制了激光测距机在TBM助推段初期测距性能，尤其在远距离下激光束接近水平通过大气时更是如此。光束跳动更加降低了激光测距性能。短波长OPO激光测距受上述二个因素的影响更大，但可以用多脉冲单次测距方法满足系统的要求。然而，从系统的实用要求出发，测距仪系统的重量、体积、功耗、成本以及可靠性和稳定性也是十分重要的参数。综合这些因素，固体激光器特别是二极管泵浦固体激光器在许多方面要比CO2激光器优越，因此在现有红外预警机中采用1.06μm Nd∶YAG测距机或1.06μm Nd∶YAG激光泵浦的KTP光参量振荡器测距机。 4　“门警”TBM测距系统 4.1　系统概况 　　防御TBM的关键是对其进行早期预警，并及时地向拦截武器系统提供高精度的TBM弹道数据。美国海军正在研制的“门警”系统就是一种用于防御TBM的机载光电传感器系统。它能探测在助推段或后置助推段的TBM，并测出后置助推段弹道三维数据，实时地向舰载、机载或陆基拦截武器系统提供足够状态矢量精度的弹道数据。门警系统将安装在多功能监视飞机如E-2C、S-3或E-3飞机上，并与战区C3网络联网。 　　该系统包括一个用于搜索目标的双波段红外搜索跟踪系统，工作波长为3.5～5和8～12μm；一个直接探测的短脉冲激光雷达，工作波长为1.571μm；一个与激光雷达配用的角跟踪器，工作波长为3.5～5μm。 　　当IRST搜索到一个后置助推器目标时，该目标的航向被转送到激光雷达/角跟踪器(LR/T)的角跟踪器中。角跟踪器有一个与高速处理器和宽带控制反射镜相连的中红外凝视焦平面阵列。高速处理器计算目标在焦平面上的位置，产生一个误差信号，并被转送到控制反射镜。这个误差信号把目标像移动到中心像素区，一旦目标像处于中心，并进行像限跟踪，则LR/T的激光雷达向该目标连续地发射一串激光脉冲，并测出脉冲往返时间，同时根据万向架与控制反射镜的位置以及飞机飞行高度和位置，经综合计算，得出目标在绝对坐标系中的位置。一系列精确的目标位置测量值经过约5秒钟时间修正，可以算出目标弹道状态矢量。 　　表2列出了门警系统的技术参数性能。由表可见，该系统具有高度缩短的拦截时间线。由于望远镜的水平视场只有2°宽，而传感器以40°/s的速度进行扫描，因此目标在传感器视场内停留时间只有50ms。对目标快速摆动的LR/T要在50ms时间内对目标进行锁定、跟踪和测距，因此对目标处理速度应为20次/s。如果在2°视场内出现多个(n)目标，则传感器应减慢扫描速率，此时万向架的扫描速率应为(40°/n)/s。表2　门警系统技术参数  　　参　数性　能 光学系统视场 4°(垂直)×2°(水平) 系统覆盖角度 -15°～+85°(垂直) 　受A/C结构限制(水平) 测距范围 100～1000km 额定扫描速率 40°/s 万向架旋转时间 1s 万向架加速度 420°/s2 LR/T拦截时间 50ms 测量速率 20次/s 传感器高度 7.6～9km 4.2　LR/T的角跟踪器 　　表3列出了LR/T角跟踪器技术参数。此角跟踪器包括中红外凝视焦平面阵列、宽频带控制反射镜、信号处理器/计算机控制数字伺服装置。中红外焦平面摄像机形成的输出被送到像素处理器，经处理后，向跟踪处理器提供“热点像素”清单。跟踪处理器用数字伺服算法进行目标选择(搜索方式)或误差信号计算(根据目标矩心离要求跟踪点的偏差)。来自跟踪处理器的反馈信号被送到宽带控制反射镜上，控制中红外凝视焦平面阵列瞬时视场。目前林肯实验室已研制出类似角跟踪器，可以从地面跟踪750km外层大气中目标，跟踪精度达1.2μrad。 表3　LR/T角跟踪器技术参数  　　参　数　　性　能 工作波段 3.5～5μm 孔经 20cm 阵列类型 InSb(光伏) 阵列规模 128×128 像素视场 30μrad 帧视场 3.8mrad 量子效率 65% 探测度 1×1013cmHz1/2W-1 读出噪声 600电子 跟踪方式跟踪中心像素区的点 跟踪精度～5μrad(SNR最差时) 4.3　LR/T的激光雷达 　　这是一种直接探测短脉冲激光雷达，包括固体激光发射机、光电探测器和距离跟踪处理器。表4列出了LR/T激光雷达技术参数。 表4　LR/T激光雷达技术参数  参　数　　性　能 激光器类型 Nd∶YAG泵浦KTP OPO 工作波长 1.571μm 孔径 7cm(发射)、20cm(接收) 探测器类型 InGaAs(APD) 探测方式直接探测 激光脉冲能量 600mJ 激光脉宽 10ns 发射光束宽度～20μrad 接收光束宽度～30μrad 波形每组3个脉冲，脉冲间隔8ms 测距精度～1m 　　正如前面所述，机载TBM激光雷达必须采用人眼安全的激光波长。虽然目前有许多激光器能产生1.5～1．8μm波长的激光输出，但是能同时满足LR/T激光雷达脉冲重复频率和脉冲能量要求的激光器不多，门警系统激光雷达使用的是Nd∶YAG激光泵浦KTP OPO，它的输出波长为1.57μm，脉冲能量为600mJ。 　　激光接收机使用InGaAs APD和窄带滤光片。这种InGaAs APD的截止波长与上述激光波长接近，而量子效率与温度有关，因此要选择能使激光测距性能最佳的的探测器工作温度。 5　结束语 　　激光测距技术用于战区弹道导弹测量研究表明，从技术上看是可行的，但由于最近几年才开始试用，还有待实践证明。5　结束语 　　激光测距技术用于战区弹道导弹测量研究表明，从技术上看是可行的，但由于最近几年才开始试用，还有待实践证明。

美国机载激光武器发展现状王戎瑞摘　要　机载激光武器(ABL)的发展是定向能武器技术中最不寻常的成就之一。本文介绍了美国机载激光武器发展现状。 关键词　机载激光器，激光武器，战区弹道导弹防御。The State-of-art in the America Airborne Laser Weapon DevelopmentAbstract　The development of the Airborne Laser(ABL) is one of the most extraordinary achievements in the technology of directed energy weapon.In the paper we introduce the state-of-art in the America ABL development. Keywords　ABL,laser weapon,TMD.1　引　言 　　激光武器的发展已历时30多年。七十年代，美国陆、海、空军并行开展了各自的激光武器的发展，主要以战术应用为主，试图把激光武器部署到战场上，而且取得了一定进展，并且演示验证了用这些武器摧毁或破坏目标的能力。1983年美国提出“星球大战”计划之后，美国把激光武器发展重点转移到战略应用。后因世界形势随着前苏联解体而发生深刻的变化，地区性冲突和局部战争已成为目前和未来军事斗争的主要形态，所以从1992年开始，又把激光武器的发展重点转向以技术较为成熟的激光器为基础的，近期可以部署的战略防御、战区防御和战术防空激光武器上，并已取得显著进展。 　　目前美国正在重点发展的激光武器有：天基“阿尔法”化学激光武器，由美国弹道导弹防御局负责，1997年取得重大进展；美国空军负责的机载氧碘化学激光武器，已进入计划确定与风险降低阶段；美国陆军与空军的地基激光反卫星武器；美以联合发展的战术高能激光武器。另外，值得注意的是，波音公司正在发展小型飞机和直升机载氧碘化学激光武器；美国陆军还提出了高空无人机载激光武器计划，其代号为“防御者之光”(Defender Light)，由劳伦斯*利费莫尔实验室负责研制，使用的激光器是二极管泵浦固体激光器，预计发射功率可达兆瓦级；美国空军着眼于未来30年将会大力发展的采用激光二极管阵列的“节能型”激光武器。 　　本文仅介绍美国机载激光武器计划及其执行情况。 2　机载激光武器的作用和应用 　　美国战区导弹防御(TMD)计划采取分层防御方法来对付敌方空-空导弹、空面导弹、面面导弹、巡航导弹的进攻。其中包括采用Corps-SAM作为低层防御；采用PAC-3爱国者(射高12.2km)作为低层防御系统，并采用增程拦截弹(ERINT)(拦截距离15km)作为备用的低层防御系统，及采用“箭”(Arrow)导弹作为对PAC-3爱国者导弹的补充；高层防御系统采用战区高空区域防御(THAAD)系统(拦截距离150～200km)，拦截高度100km。上述这些导弹系统可以对来袭导弹提供逐层多重防御，当然是要力争在尽可能高的空中和尽可能远的距离拦截目标。战术弹道导弹的助推飞行时间很短，如射程100km的SS-21导弹，其助推飞行时间只有30s。要求如此短的时间内和尽可能远的距离外，拦截刚刚发射并处于助推飞行中的弹道导弹，需要拦截武器具有极高的速度。这就需要使用激光武器，在进行战区防御时，可以让携带激光武器的飞机在距离可能发射导弹的地点几十千米地区高空，利用飞机上的探测器监视和跟踪敌方发射的导弹，然后发射激光摧毁正在向上飞行的导弹。还有一些高速低空目标，如巡航导弹能在1000～2000km距离范围内贴近地面20～100m的高度飞行，只有采用机载激光武器才能有效地反击像巡航导弹这样的目标。同样，机载激光武器能机动灵活地反击各个方向的空袭目标，它非常适合对付饱和攻击的低空或超低空飞机、直升机和导弹。 3　机载激光武器作战原理和关键技术 　　机载激光武器或称机载激光器(ABL)是一种能独立进行目标探测并实施“外科手术式”攻击的自主性武器系统、载机在12km高空、距前线90km的正方一侧巡航，激光武器的预定射程为300～580km。为增大ABL的有效作战半径，可以让ABL载机穿越敌方领空。 　　ABL系统的主要部件有：飞机平台(波音747-400F飞机)；传感器系统(被动红外传感器)；高能激光器装置(目前为氧碘化学激光器)；瞄准与跟踪系统(光束控制)。 3.1　ABL的作战原理 　　利用机上360°视场的被动红外传感器探测目标，用波长1.06μm的多光束激光器照明目标，用高分辩率成像传感器进行成像，通过主望远镜进行观察以获得良好的跟踪数据，随后引导信标激光和杀伤光束。信标光束比杀伤光束稍早一些发出，以便对杀伤光束所要经过的大气路径进行测量。杀伤光束在信标激光达到目标并返回后发出。 　　在信标激光和自适应反射镜继续对畸变进行补偿、激光照明器和被动红外传感器继续对目标进行跟踪的同时，向助推段弹道导弹燃料箱发射数秒波长1.3μm氧碘化学激光器杀伤光束，摧毁目标。 3.2　ABL的关键技术 　　从ABL作战原理可见，它的主要关键技术有高能激光器、精密跟瞄系统和激光大气传输补偿技术。 3.2.1　高能激光器　高能激光器是实现高能激光武器的关键，也是各国长期探索研究的目标。目前认为具有高能激光武器系统应用发展前景的激光器主要有氟化氘/氟化氢化学激光器、氧碘化学激光器、CO2气动激光器、自由电子激光器、二极管泵浦固体激光器和激光二极管阵列等。其中第一代最有可能发展成为高能激光武器并投入部署的将是化学激光器，而ABL计划中目前采用氧碘激光器；其他类激光器有可能在未来自身技术的不断发展完善过程中发展成为新一代激光武器。 3.2.2　跟瞄系统　ABL除装有氧碘化学激光器外，将携带红外搜索跟踪装置、光束控制系统和高分辩率红外成像传感器，用于完成：(1)硬弹体移交、主动跟踪与跟踪恢复三个过程；(2)光束畸变修正功能；(3)保证目标跟踪与瞄准误差小于10μrad。代号为AL-1的机载激光武器首先用红外搜索跟踪装置探测在助推段飞行的战区弹道导弹排放的尾焰，粗略地测定目标位置，然后打开多光束激光照明器(通常采用二极管泵浦固体激光器，波长1.06μm)照亮来袭导弹弹体，这一由探测导弹尾焰转换成探测弹体的过程称硬弹体移交过程，并转换为激光照明器主动跟踪过程。再由高分辩率红外成像传感器精确确定导弹尾焰位置，从而转入跟踪恢复过程，与此同时，高分辨率红外传感器探测飞行中的导弹锥形头部，并使多光速激光信标器(通常也使用二极管泵浦固体激光器)瞄准该锥形头部测量反射的激光束，求得由于飞机振动、大气湍流和激光光学装置受热造成的光学畸变，然后将修正参数输入到自适应反射镜进行光学畸变修正，以补偿对激光散焦和瞄准精度造的影响。在完成自适应补偿后，发射杀伤激光束，破坏导弹的燃料箱。 　　目前，AL-1激光武器系统的反射镜采用无冷却的单晶硅反射镜，孔径为25cm，间距1～2cm的制动器可使反射镜面变形达8μm，以保证足以修正光学畸变。 4　ABL发展现状 　　ABL计划是美国空军目前正在大力推进的战区弹道导弹助推段拦截方案，是其联合的多层战区导弹防御研究的一部分。该计划是目前美国投资规模最大、进展最快的主要定向能武器计划，已进入ABL发展的第二阶段，即计划确定与风险降低阶段，将于2002年底用机载激光器样机YAL-1A进行摧毁一枚助推段战区弹道导弹的演示验证试验。 4.1　ABL系统技术进展和目前发展重点 　　目前由波音公司中标正在进行的ABL计划确定与风险降低阶段的发展工作中，TRW公司负责研制氧碘激光器；洛克希德*马丁公司负责研制光学部件、光束控制及火控系统；波音公司负责系统集成，飞机改装和开发战场管理系统。 　　TRW公司研制的激光器是模块化的，单个样品模块已经演示了几十万瓦的输出功率，并持续了数秒钟。YAL-1A作战演示样机将由6个模块组成，到2002年底，届时将要求波音公司通过催毁一枚56km距离外的助推段战区弹道导弹的试验来演示验证其建造的机载激光器样机YAC-A性能。 　　一旦试验成功，空军将授于波音公司签订一项为期2年、价值约45亿美元的工程与制造合同，用于该机群(由7架飞机组成)剩余部分的工程制造与发展。最终的作战使用型ABL系统将采用14个激光器模块，从而满足200-300万瓦的作战要求。预计未来制造的每架机载激光器(AL-1)载机上携带的化学燃料可进行30次持续时间为5s的射击，每次射击成本为1000美元。 　　目前，已用氧碘化学激光器进行了小规模试验，还用中红外化学激光器进行了较大型的杀伤力试验，极其详尽地了解金属对于不同波长能量的吸收能力。已完成了一系列地基外场实验，模拟了机载激光器在战区导弹防御作战情况下预计将遇到的强烈湍流条件和传输环境，重复并成功地演示验证了自适应光学补偿和闭环跟踪能力。1996年6月成功地进行了两次主动跟踪助推段飞行的弹道导弹的试验，证实了主动跟踪的可行性。1998年1月成功地完成了历时1个月的系列风洞试验，验证了机载激光器关键部件104英寸鼻锥转塔和激光器排气系统的设计性能。1998年6月，对TRW公司设计的几十万瓦级的单个激光器模块首次在该公司的试验靶上进行了成功的试验。它的成功标志着波音公司小组已经全部实现了1996年11月进入ABL第二阶段时对空军的承诺，并拉开了旨在降低ABL计划的技术风险的系列激光器性能试验的序幕，以便最终优化激光器的运作条件，获得所需的性能和激光特性。 　　目前氧碘化学激光器技术的研究重点是提高效率，减轻系统重量和改进作战适用性。 4.2　ABL作战方案 　　研究表明，由7架ABL载机组成的机群能对战区级冲突地区提供最佳的弹道导弹防御。初步作战方案是，由7架ABL飞机组成的作战机群中，至少应使用5架部署在一个军事危急区域，并可形成两条反导轨道，但要形成24小时的作战能力需要7架载机，携带足够进行200次发射所需的燃料。数百万瓦的激光通过2m直径的发射望远镜发射出去，足以攻击远至600km处的目标。 4.3　ABL未来部署方案 　　将于2000年进行低功率飞行试验和高功率的停机坪试验，2001年将进行高功率飞行试验和杀伤导弹的演示验证，2002年部署第一架作战演示用ABL样机(氧碘化学激光输出功率100～200万瓦)，使美国首次具备助推段拦载能力，并用其进行拦截助推段导弹的试验；2006年部署3架作战使用型ABL飞机(氧碘激光器功率200～300万瓦)，具备初始作战能力；2008年部署7架作战使用ABL飞机，组成一个完整的机群，具备对单个战区提供导弹防御的全面作战能力。 5　第二代节能型激光武器 　　美国空军在其《21世纪空中与空间力量展望》中提出了着眼于未来而发展的第二代采用创新技术的节能型高能激光武器。其中创新技术包括：大而轻的薄膜光学系统；高功率短波长固体激光器；高平均功率相位共轭技术；采用光阀或微机电的自适应光学系统；光束成形与控制用的二极管激光器调相阵列。 　　第二代激光武器将采用波长更短的新一代激光器，使所需的杀伤能量及激光功率减小到普通型的1/25～1/50，从而获得最高的能量效率。表1列出了方案论证中二种类型激光武器之间差别。 　　作为小型、中等功率、高光束质量的短波长激光器计划基础的新兴技术有： 　　(1)短波长固体激光器的二极管泵浦技术。该技术已经演示了能够显著提高效率，和大大减小激光器热负载。在未来20年期间内，按常规技术进展应能实现60%的二极管效率和15%的电-激光净转换效率。二极管的成本应降至二极管光学功率每瓦低于1美元，用于40kW激光器的二极管泵浦阵列的成本应少于16万美元。 　　(2)固体激光器的热容量运行，这使得激光器能够在短暂的交战期间内根据需要产生高输出功率。发展得当的话，在不采用冷却措施的运行中，这种方法应能实现每立方厘米激光材料产生高于500J的激光输出。在每次交战所需能量为40kJ及热弹仓允许进行10次交战(400kJ的激光输出)的情况下，所需激光材料的体积将是800cm3，重量小于4kg。这10次交战中每两次之间的冷却时间将为1～2min。 　　(3)激光武器内或激光武器与目标之间相位共轭技术，用于对光程畸变进行补偿并产生近衍射限光束。在机载激光器计划中得到的经验，在这里同样适用。 　　(4)非冷却光学系统，可降低光束定向器的成本和质量。随着超低吸收率反射镜镀层的发展，非冷却光学系统将是可能的。 　　《21世纪空中与空间力量展望》中称，未来第三个10年中定向能武器的预期应用，代表了定向能武器能力的极大扩展，这些应用以概念上十分合理的设想为基础，但需要在技术方面向新的方法发展。这些应用将会导致空军进攻和防御战略的重大变化。已提出在先进战斗机即光子战斗机(Fotofighter)，的表面上镶嵌与飞机表面共形的高功率二极管激光器相控阵列，用于同时对目标进行监视、跟踪、指示和热杀伤以及通信。 6　结　语 　　激光武器是新一代利用高能量密度射束替代常规子弹的新概念武器。这类武器所特有的以光速作战的迅速反应能力，以外科手术或杀伤的高效费比作战方式，以及特别适于反卫星和破坏敌方信息系统等阻止敌方获得信息的能力，使其成为适应21世纪信息化高技术战争的、具有划时代意义新一代主战兵器。表1　战术激光武器方案的比较  　普通型节能型 目标上的光斑直径 目标辐照度 杀伤能量密度(假定) 交战时间 杀伤能量 激光器功率 杀伤距离 激光强度 波长 光束定向器直径 光束质量 跟踪抖动  10～20cm 3～7kW/cm2 5～10kJ/cm2 0.7～1.5s 0.5～2MJ 0.5～1.5MW 4～6km (1～1.5)×1015w/sr 3.8或10.6μm 35～45或80-120cm 2～3倍衍射限 5～8μrad 1～5cm 10～20kW/cm2 10～20kJ/cm2 0.7～1s 20～40kJ 20～40kW 1～2km (2～4)×1014W/sr 1.06μm 15～20cm 1.1～1.3倍衍射限 2～4μrad 作者单位：华北光电技术研究所，北京 100015

强激光武器技术最新发展评述任国光　黄裕年　　摘要：在过去三年里，高能激光武器技术取得了巨大的发展，第一代实用的武器系统即将实现。本文中首先评述了美国的高能激光武器计划和最新的发展。然后分析和评述了各种武器技术取得的重大进展。最后简要地介绍了最近进行的激光射击卫星试验。 　　关键词：机载激光武器　天基激光武器　战术高能激光武器　激光反卫星武器引　　言 　　激光武器被认为是革命性的，它以光速攻击目标的独特性能将使战场发生革命性变化。其应用范围从战术、战区和国家弹道导弹防御、反巡航导弹、反卫星直到飞机和舰只自卫。它将是21世纪夺取制空权和控制空间的重要的新概念武器。激光武器经过30多年的发展，第一代实用的平台载运系统即将实现。未来10年极有可能部署机载激光武器，地基和机载激光反卫星武器。未来第2个10年将部署更为先进的飞机自卫激光器和无人机载战术导弹防御武器。未来第三个10年可能部署光子战斗机和天基全球精确光学武器或空间中继激光武器。 　　美国防部1996年发表的防御技术领域(武器部分)计划，包括了用于全新和升级的非核武器的武器装备和电子战技术。它由常规武器，定向能武器和电子战三部分组成(见表1)，定向能武器包括激光与高功率微波两部分［1］。目前美国各军兵种都在大力发展定向能武器，特别是美国空军已把它的主要工作集中在高能激光(HEL)武器和高功率微波(HPM)武器。 　　表2是在这份国防部防御武器计划中给出的激光武器项目的主要目标及相关时间表。从表中可以看出,美国目前的高能激光武器计划包括机载激光、天基激光、地基激光和舰载激光武器，以及小项目红外对抗激光系统和半导体/固体激光源等。此计划未包括车载激光武器、我们认为这可能是美-以联合发展对付喀秋莎火箭弹的战术高能激光系统不属于美国防部的计划，而美国自己的战术高能激光武器系统才开始概念研究。从表中还可清楚地看出，化学氧碘激光器（COIL）和氟化氢（HF）化学激光器是美国高能激光武器计划的骨干。为发展新一代的舰载激光武器，无人机载激光武器和光子战斗机，国防部也用一定经费支持高效益、高风险的下一代激光器：二极管泵浦固体激光器，自由电子激光器和相控阵二极管激光器。表1　武器技术领域计划结构图表2　美国防部激光武器项目的主要目标及相关时间表   应用／任务  近期（1～2年）  中期（3～5年）  远期（6年以上）   机载激光(ABL)用于远距离拦截助推段战区导弹(600km) 支持ABL演示器研制的COIL装置，大气测量，自适应光学与光束控制技术演示保证ABL设计满足作战性能要求所需的自适应光学和光束控制先进的COIL，自适应光学与光束控制技术，使ABL作战距离提高20％～30％ 地基激光用于反近地低轨卫星 COIL装置技术发展到基线水平；用自适应光学系统进行大气补偿和主动卫星跟踪的可行性演示集成光束控制演示－全尺度武器级系统大气补偿和光束控制功能的演示先进COIL；自适应光学与光束控制技术，支持地基激光、反卫星系统发展的优化设计和提高性能 天基激光用于战区导弹防御、国家导弹防御、反卫星、防空、监视、云层以上的空中优势高功率武器级HF化学激光器，4m孔径分节式望远镜，输出波前控制的地面综合性能演示演示捕获、跟踪技术；天基激光系统样机的初级地面演示天基激光反导系统的空间综合演示 基于破坏／摧毁机制的红外对抗激光系统　确定靶系列的易损性；演示选定波长激光器的可行性与定标放大律地面演示真实场景下集成激光系统反红外制导导弹硬件的性能 舰载激光用于防御反舰导弹评估各种激光用于防御反舰导弹的效能和靶目标的杀伤力，演示1kW的 FEL 　　 半导体／固体激光源及其综合光束控制半导体激光技术转移到非致命武器及医学应用演示可放大的相干半导体激光二极管阵列的体系结构；演示电子束转向概念演示相干阵列放大到中等功率和高功率；研究相似阵列和集成激光源／束控制的可行性 　　目前，美国每年向高能激光武器计划投资约5亿美元，仅机载激光和天基激光计划1999财年的经费就分别高达2.67亿美元和1.87美元。随着一些计划陆续开始研制作战样机，估计今后几年的经费还将增加。 　　我们简要评述和分析了以上各项强激光武器计划近二年来的发展和取得的重大技术进展。有关这些武器的在战场上的作用，基本特性，关键技术及尚待解决的问题，我们在1995年的文章中已经讨论过了［2］。 1　机载激光计划圆满完成概念设计，开始研制具有作战能力的样机 　　机载激光将提供可快速部署的装备远程高能激光武器的机载平台，它能自动探测、捕获、跟踪、识别、瞄准和摧毁几百公里外的液体和固体战区弹道导弹。它是美国目前最雄心勃勃的一项强激光武器计划，极有可能成为部署的第一种实际有效的高功率定向能武器。它代表了迄今技术发展的最高水平，并将成为未来10年最重要的演示论证项目。 1.1　机载激光概念设计取得重大成果 　　机载激光计划在化学氧碘激光器，激光大气传输，光束控制，靶现象学，非致冷光学部件，消除飞机运动和振动引起的低频“颤动”等关键技术方面都取得了重大的进展。并成功地进行了COIL激光器模块的功率和效率演示试验，强激光杀伤力试验，束控系统演示验证和主动跟踪助推段导弹的演示验证。从而结束了概念设计阶段，进入了研制样机的阶段。 1.1.1　概念设计阶段的主要成果 　　* COIL激光器模块原形演示证明能满足兆瓦级激光器的性能要求； 　　* 杀伤力演示试验证明机载激光摧毁弹道导弹是可行的； 　　* 束控系统演示试验提高了机载激光杀伤几百公里外目标的可信度（最近的试验证明机载激光在大气湍流中的瞄准精度达到0.1μrad［3］）； 　　* 建立并验证了大气湍流的计算机模型，并成功地表征了大气的传输特性，验证了在典型的湍流情况下补偿大气畸变的可行性； 　　* 首次演示了助推段弹道导弹的主动跟踪。 1.1.2　机载激光武器系统的主要性能 　　激光器和功率：作战型COIL：2～3MW；演示型COIL：1～2MW；作战高度：12～15km；激光射程：100～400km；运载平台：波音 747-400F；发射镜直径：1.5m；武器系统总重：45t；机载化学燃料重量：14t；激光器模块：功率 200kW，重量 373kg，长×高为2.5m×1m，作战型COIL由14个模块组成。 　　每次巡航8h，可空中加油。在一次巡航中可射击40次，每次持续3～5s，至少能击毁同时发射的三枚弹道导弹。战机自主作战，逐一探测、捕获、跟踪和射击多枚导弹，从探测到击落助推段导弹在80s之内。一个战区需七架机载激光战机，五架值勤，两架处于维修或设备更新。 1.1.3　发展阶段及重要日程 　　机载激光武器分四个发展阶段：概念设计；技术设计和降低风险；工程和制造研究；生产阶段。1994～1996年是概念研究；1997年进行技术设计和降低风险阶段，开始研制作战样机；1998年演示全功率飞行重量COIL模块；1999年改装波音747-400E型飞机；2003年建成有作战性能的样机，并进行拦截弹道导弹的试验；2004年开始生产；2006年建成三架机载激光战机（包括重新改装的样机）；2008年建成另外4架机载激光战机。 1.2　飞行重量COIL模块输出功率超过设计值10%，重量仅有373kg 　　机载激光计划于1997年开始研制作战样机，一年多来已制造了许多硬件，包括飞行重量激光器模块，定标型激光炮塔,激光炮塔光学窗，子标度变形镜，两台试验台照明激光器，定标束控系统试验台等。特别是激光器模块和束控演示验证取得了重大成果。 　　几十万瓦的飞行重量激光器模块是机载高能激光武器系统的基本积木式部件，它的研制和试验是美国11亿美元机载激光样机演示计划的重要组成部分，是关系机载激光计划成败的重要因素之一。 　　经过一年的研制，飞行重量COIL模块于1998年6月成功地进行了首次出光试验，并在8月底进行的试验中输出功率达到了设计值的110%［4］，我们估计可能是220kW，化学效率至少在27%以上，它标志着机载激光计划又向前迈出了关键的一步。飞行重量COIL模块的重量和大小也是人们十分关注的问题。在关键部件的设计中，由于采用了先进的航天材料，所以，它比1996年的原型更轻，更紧凑。图1给出了飞行重量COIL模块的照片，我们估计它高约1m，长约2.5m。特别是模块的重量从1362kg降至373kg［5］，使2～3MW的COIL总重约4480kg，仅占波音747-400载重的1/10。取得这一重大成就最明显的原因是整个装置用塑料件代替了金属零部件。塑料激光器的想法是独一无二的，它不仅大大减轻了重量，而且注塑成形降低了成本。COIL的工作温度低，而且容易达到关键部件的公差，因此，使它有可能采用塑料件代替金属件。 　　对目标进行致命杀伤所需的能量极大地影响着激光器的尺寸和重量，以往的许多激光武器方案，均因照射到目标上的光斑尺寸过大，而导致难以接受的系统尺寸和重量。我们知道,表征激光武器火力水平的物理量——亮度是与激光波长的平方成反比，因此，30多年来，武器用高能激光器的发展趋势是由长波长走向短波长，即由传统型CO2(10.6μm)和DF(3.8μm)激光器转向COIL和DPL节能型激光器。目前，只有COIL技术成熟，因此，大功率短波长COIL的研制成功有着非常重要的意义。在美国发展的各种高能激光器中，化学氧碘激光器在定标放大，光束质量，可靠性，重量和寿命方面均获得了异常的成功。化学氧碘激光技术的发展已直接或间接地导致了一些重量更轻的分系统出现，有希望实现对激光作战系统杀伤力，重量和体积的要求。图1　飞行重量化学氧碘激光器模块1.3　发展小型战术机载激光武器对付巡航导弹和掠海飞行导弹 　　大功率COIL模块的研制成功，已导致研究将COIL用于战术机载激光武器、车载激光武器、红外对抗、高亮度目标照明器和工业应用。目前正在全世界扩散的“廉价低空飞行器”——巡航导弹，是未来战争中的严重威胁。波音公司将把目前的机载COIL小型化，安装在倾斜旋翼机和直升机等小型飞机上，用于攻击巡航导弹和掠海飞行导弹［6］。从上向下攻击，是一种对付贴地和掠海飞行巡航导弹十分有效的方法。所用战术COIL功率为200kW，射程10km，能在探测到目标6s内将其摧毁，重新瞄准时间2s，可连续发射100次。这种战术机载COIL系统可在18个月后演示，再过一年就能交付初始作战系统。 　　V-22“鱼鹰”倾斜旋翼机可垂直起降，空中悬停和自旋，又能以509km/h的高速飞行。垂直起飞载重5.4t，短距起飞载重9t。已建造的飞行重量COIL模块输出功率几百千瓦，重仅373kg，我们估计加上跟瞄装置和携带的化学燃料，重量不成问题，小型化的关键可能主要是缩小压力恢复系统的体积。若采用巨型直升飞机问题就简单多了。 　　美国空军也已开始研究战术机载激光武器［7］，他们认为激光武器对未来的空战是至关重要的。他们将首先研究战术激光武器的潜在应用，确定激光武器所需的技术和可能的平台问题。2　战术高能激光武器 2.1　美-以开始研制战术高能激光系统样机 　　美-以联合的鹦鹉螺激光计划在1996年2月成功地拦截了喀秋莎火箭弹后，双方共投资8900万美元研制战术高能激光武器样机，要求1999年在以色列试验完整的战术高能激光武器样机。演示完成后，具有有限作战能力的演示器将部署在以色列。以色列国防军计划在北部边界总共部署13个战术高能激光武器系统，对付阿拉伯游击队的短程导弹攻击。 　　美-以研制的战术高能激光武器只不过是一种应急的防御短程火箭的系统，而且是建造在固定的平台上，因此并不需要更先进的技术，它将尽可能地采用现有的子系统，如DF化学激光器和跟踪-瞄准器。目前该计划正处在子系统验证和最后组装阶段，预计1999年7月在美国白沙导弹靶场进行实弹拦截试验，第一个武器系统可在3个月后部署在以色列［8］。 2.2　美引入创新概念和新技术，发展自己的车载激光防空武器 　　美国和以色列需要战术激光武器完成的任务不同，所以对激光系统性能的要求大不相同。美国的车载激光武器在防御目标的种类，激光射程，发射率，机动性，与现有和研制中的防空系统配合等方面都有很高的要求。美－以联合发展的战术高能激光系统，由于射程短，作战目标单一，所以作战效能很有限，显然不能满足美国的需要。美国陆军正在借美-以迅速发展战术高能激光武器的机会，要求把创新的高能激光武器的关键技术（例如COIL，DPL和大气补偿，变形镜）和其它新概念引入高能激光防空系统，发展机动的第二代战术高能激光武器［9,10］。美国的战术高能激光武器将用于防御短程导弹，巡航导弹，武装直升机和无人驾驶飞行器。它将是高机动的车载激光防空武器，总重量低于18t，可用陆军的标准车辆运载。目前美国陆军已与各大军火商签定合同开始进行概念研究，TRW公司将探索各种途径，洛克达因公司集中研究化学氧碘激光器，麦道公司与休斯飞机公司分别研究二极管泵浦固体激光器。TRW公司拟采用500kW的DF化学激光器，束定向器的口径70cm，杀伤距离5km，发射率20～50/min。洛克达因公司正在研究把一台化学氧碘激光器装在战车上，激光器的功率为200kW，束定向器的口径50cm，致命杀伤距离超过10km，能连续发射100次［11］。 　　有关鹦鹉螺激光系统实弹拦截试验，美-以联合研制战术高能激光武器，以及美陆军发展自己的车载激光防空武器的要求和打算，我们已在最近的两篇文章中做了评述和分析［12,13］。

3　天基激光地面综合试验获得成功，开始研制天基激光空间演示器 3.1　天基激光计划开始研制空间演示器 　　天基激光武器打击处在助推段弹道导弹的能力是无可比拟的，一个小型的天基激光星座，可以有效地防御一批弹道导弹的攻击，从战略弹道导弹到中程和短程战术弹道导弹。天基激光能覆盖全球，对未来的威胁可提供全球和直接的快速反应。天基激光除了防御弹道导弹外，还可用于反卫星，防御战略轰炸机，以及用作侦察传感器。 　　最近提出的由30°倾角的12个平台组成的最小星座，被认为是代表了一种可在未来几年部署的天基武器系统，它的主要性能为：覆盖全球表面所需的卫星平台数目：12个；部署高度：1300km；每个平台重量：32t；激光器功率：2MW；发射镜直径：8m；杀伤距离：4000～5000km；拦截高度：9～11km(已出云层)。每分钟至少拦截从世界任何地方发射的洲际弹道导弹5枚，或5～10枚齐射的战区弹道导弹。 　　近两年来，天基激光计划迅速升温，美国正在推进一项积极的计划，想在2005年使一台天基激光演示器成为国家导弹防御系统的一部分。空间演示器旨在证明天基激光武器拦截和摧毁助推段弹道导弹的技术可行性，也将评估天基激光武器防御非弹道导弹的实用性。目前，洛克希德-马丁公司和TRW-波音小组各从空军获得1千万美元的合同，研究确定空间演示器和先进天基激光技术概念。1998年底选择一个小组建造空间演示器，合同经费高达10～20亿美元［14］。 3.2　天基激光地面综合试验获得成功 　　1997年2月在TRW公司试验场成功地进行了关键的Alpha激光器-大型反射镜综合（ALI）试验［15］。天基激光系统头尾相连，演示了高能激光器，光学系统扩束器和光束控制系统的综合高功率性能。这是高能激光束首次利用4m的大型发射镜，通过象征性的天基激光束控系统进行传输。实验演示了精确瞄准，抖动控制和波前测量。初步结果表明所有的试验目的都已达到，此次试验工作时间仅1/2s，1998年还进行了2s和5s的试验。在这一试验中，从Alpha激光器产生的高能光束经由LODE光束控制系统稳定和校正像差后，由大型反射镜扩束后发射。实验的目的是将输出光束进行校正，使所有的波前误差和抖动值都符合天基激光系统的要求。 3.3　天基激光武器技术的未来方向 　　天基激光武器将能最终实现军事格言“占领制高点”，并有可能使战争模式发生革命性变化，但现有技术不足以支持这一潜力，需要在空间发射技术和光学技术上有突破性进展。 　　一种有效的激光武器应当能向目标发射一束与所需摧毁相匹配的射束，从而获得最大的能量效率，否则将造成能量的极大浪费，这就提出了节能型激光器的概念。要减小靶斑尺寸必需采用更大的光学系统、更短波长的激光器和提高光束质量。未来设想的节能型天基激光武器将包括20m的光学系统，1μm激光波长和衍射极限光束。预计未来的某些创新技术将优化激光武器的设计，它们是:（1）利用薄膜加工工艺制造大型轻质的光学系统；（2）高功率短波长激光器；（3）高平均功率相位共轭技术；（4）采用各类光阀技术或集成微机电装置的自适应光学系统的新发展；（5）光束成形与控制用的相控阵二极管激光器。 　　未来可用于节能型武器的短波长激光器有化学氧碘激光器(1.315μm)、氟化氢泛频激光器(1.35μm)、二极管泵浦固体激光器（1.06μm）和相控阵二极管激光器(0.8μm)［16］，其中最成熟的是COIL激光器。4　冷战后作战环境变化致使海军高能激光武器计划改变方向 4.1　美海军放弃氟化氘化学激光器，拟选用自由电子激光器 　　海军一直在探寻定向能武器在海上的应用，在它的研究中希望用高能激光武器和高功率微波武器防御反舰导弹。海军对高能激光武器感兴趣可以追溯到几十年前，它最早研究的是10.6μm波长的CO2激光器，用于军舰自卫。但很快海军就决定发展3.8μm波长的连续波DF化学激光器，因为与CO2激光相比它有较好的性能。海军20多年来已建成了兆瓦级的DF化学激光器（MIRACL）和海石束定向器（SLBD)，它们构成了白沙导弹靶场的高能激光系统试验装置，一直用于试验和验证几种激光武器概念，从海军舰只的自卫计划到空军的机载激光计划和陆军的战术高能激光武器计划。 　　冷战结束，作战环境发生了巨大变化，海军也开始它的作战转移，即从大海作战转变为沿海作战，作战形式也由进攻型海战转变为舰只自卫，因此，海军的高能激光武器计划也必须进行调整。海军认识到作为海上应用的激光器，克服海洋环境引起的传输效应是至关重要的。海军的研究表明,在近海作战中，热晕限制了高能激光束的大气传输，因此，也就限制了激光武器的效能。而DF化学激光器的波长对于沿海的环境并不是最佳的，海军于1995年1月告诉国会，他们不再采用MIRACL进行确定高能激光器能否发展装舰应用的研究，海军认为MIRACL“是70年代的技术，它既不代表当前的技术能力，也不适合装舰应用”［17］。 　　热晕是光吸收，风速和风向，以及各种交战速度矢量的复杂函数。虽然MIRACL/SLBD系统能满足对付横向目标所需的性能，但在军舰自卫作战中，它的杀伤能力却十分有限，这主要是由于侧风太小。对一个向束定向器径向飞行的目标来说，要求通过大气的高功率激光束没有或有少许移动。在沿海区域支援作战时，预料军舰可能是完全不动的或以低的巡航速度航行，因此，总的侧风主要是由交战时当地的气候条件产生的。这种风一般很小，高功率光束在这样的环境中传输，将非常容易产生热晕，这将使MIRACL无法传送足够的能量，对现代巡航导弹的整流罩造成严重的物理破坏。因此，用具有很低大气吸收波长的激光器代替MIRACL就变得非常必要了。另外，在点防御（径向攻击目标）和护航防御（侧行目标）情况中，所需钻入导弹外表面的光流量，前者要比后者高得多。加之，为了克服导弹整流罩的加固和它的形状因素，就需要传送更多的激光能量到目标上，这就要求选择具有最低大气吸收系数波长的激光器。于是，海军的高能激光计划改变了方向，于1995年完全停止了研究DF化学激光器装舰可行性的工作，并开始了一项新的研究计划，建造一台适合沿海作战的兆瓦级激光器［18］。 4.2　研究表明自由电子激光器有希望满足未来海军舰载自卫武器系统的要求 　　目前海军定向能办公室正在开展三项研究工作。第一项研究工作是准确地预测未来10～15年里，反舰导弹抗激光辐射加固的能力。第二项研究工作是确定在沿海环境中作战最有效的高能激光波长。这两项研究已接近完成，取得了令人鼓舞的结果。在1～13μm波长只有1～2.5μm之间的大气窗口，显示了比MIRACL的3.8μm波长有更好的传输性能。海军作战司令部的J. R. Cook等人选择了有代表性的6个大气窗口，1.042μm，1.064μm(YAG)，1.315μm（COIL)，1.6μm，2.2μm和3.8μm（MIRACL)。在典型的沿海大气条件下，利用FAC程序计算了它们的消光特性和吸收特性。在所有大气条件下，1.05μm窗口（包括1.042μm和YAG）的总吸收比下一个窗口1.6μm低一个量级。而2.2μm窗口的性能虽比MIRACL稍好，但总吸收又比1.6μm高出一个量级。另一方面，在所有的大气条件下，1.6μm，2.2μm和MIRACL的总消光都比短波长低。因此，他们建议选择1.6μm和1.05μm波长的激光器。由于1.6μm波长处在人眼安全的波长范围和它在不同的大气条件下性能变化小，因此，更倾向于选择1.6μm波长的激光器［19］。 　　为了确定这些波长的吸收是否低到足以传送足够的能量到靶上，还必需进行传输分析。Cook等人进行了一系列的波－光学传输计算（MOLLY)，以估计1.05μm，1.62μm，1.315μm和3.8μm波长激光在典型的沿海大气条件下的传输特性，其相对结果如图2所示。从图中可以明显看出，1.6μm和1.04μm波长的海上传输性能远远优于MIRACL。虽然传输性能对选择激光波长十分重要，但它并不是人们唯一关心的问题，像对人眼安全的考虑和低于致命的武器性能等作战特性也是选择激光波长的因素。 　　海军开展的第三项研究工作，也是最后一项任务是研制一台具有最佳波长的兆瓦级激光器。自由电子激光器（FEL）的波长可调性和高功率运行的潜力，有希望满足未来海军舰载自卫武器系统的要求。而超导射频直线加速器驱动的FEL有高的功率效率和加速梯度，能满足对舰载集装和原动力的限制。因此，海军已选择由超导射频加速器驱动的FEL，作为海军高能激光武器系统的激光器［20］，并于1996年与能源部的托马斯.杰裴逊国家加速器中心，海军研究生院，格鲁曼公司和纽波特纽斯造船厂联合执行FEL装置计划。表3给出了由他们选择的FEL高能激光武器系统的高级性能目标。 　　第一阶段工作将通过研制一台3～6μm波长的连续波1kW平均功率的FEL，以验证超导FEL概念的功率定标律，然后开展演示和降低风险的工作。目前已在5μm波长获得平均功率155W的创记录水平［21］。发展舰载兆瓦级FEL有许多高难度的物理，工程和系统问题，因此，要产生兆瓦级1.6μm FEL还有很长的路要走。不过，原战略防御计划局花了大量人力，物力和财力发展的FEL技术，对海军现在的计划是一笔巨大的遗产，它将有助于海军舰载FEL的发展。图2　靶上的光强表3　FEL高能激光武器系统的高级性能目标  与同时到达的4枚超音速巡航导弹交战 在20s作战时间里覆盖360°的范围 进行硬的热杀伤（空气动力学毁坏或高能炸药爆炸） 系统循环时间　　　　≤20min 激光器输出功率　　　1MW 波　　长　　　　　　1～2μm（标称1.6μm） 有效利用率　　　　　≥95％ 对另外的任务可进行功率调节 可组装进5″／54炮座（重量≤100 t，体积≤500m［3］) 4.3　美-荷联合发展舰载近程DPL激光武器系统 　　美国休斯公司和荷兰的信号公司将联合研制一种采用DPL高能激光器的舰载近程武器系统，使之能在2000～2005年代替他们各自的“方阵”和“守门员”近程武器系统。激光器的功率为200kW，发射口径为50cm。在重新“装填”之前，可对目标进行100次1～2s的攻击，而重新装填仅需10s［22］。所选DPL激光器的波长是1.05μm，这正是大气吸收最小的波长。 5　美国进行地基激光射击卫星试验 　　21世纪战争的主要形式，是核威胁下的信息战争，具有反卫星能力被认为是控制信息战的一种基本要素。由于战场空间的扩展和卫星的作用日益增长，控制空间可能成为头等大事。动能和定向能武器是美国防部正在探索的两种反卫星技术。 　　美国空军一直在发展地基激光反卫星技术，这项计划的中心是进行综合束控技术演示，并行开展的技术工作包括COIL装置，自动跟踪/照明激光器和卫星易损性评估。空军将在1999年底开始进行自适应光学和光束控制系统试验，以验证激光反卫星的技术。1999年试验卫星的轨道高度为402km，2001年最后试验的卫星轨道高度为1207km。最近直径分别为3.67m和3.5m，带自适应光学的两台望远镜相继开始运转，它们将验证满足地基激光反卫星系统要求的光束控制和大气补偿系统的综合能力。这两台世界上最大的低轨卫星跟踪装置，配上足够功率的COIL，将具备中等反卫星武器的能力。TRW公司也正在为地基激光研制主动跟踪和自适应光学的照明激光器，所用DPL的功率为1kW，脉冲重复频率4kHz。 　　1997年10月17日，美国进行了用地面强激光射击卫星的试验，以检验卫星抗激光的能力。试验的靶星是空军的小型探测技术综合3号（MST1-3）卫星，它用来探测试验火箭发射中排出的热量，所以，卫星的关键传感器是256×256像元的锑化铟红外相机。该卫星的轨道高度是420km。美国军方说激光射击卫星试验的主要目的是要了解激光对卫星红外相机的影响，并收集卫星易损性数据。而俄罗斯则认为此次试验可能在反卫星武器领域中引发军备竞赛。 　　在实验中，MIRACL激光器发射了两束强激光，一次持续1s，用于确定卫星的位置。另一次持续10s，了解激光对卫星的影响。陆军认为试验取得了许多成功，成功地定位、跟踪，并用高功率激光器和低功率激光器射击了卫星，当重复进行激光发射时，成功地使卫星的传感器达到了饱和［23］。但在试验中，MIRACL光腔的某些部件损伤，后来的试验是用另一台仅32W的低功率激光器进行的。而且在高功率射击中，卫星下行传输发生故障，一些关键数据丢失，因此，数据主要来自低功率激光试验，美国陆军和空军对试验结果的看法相去甚远。根据激光发射系统和卫星的参数，我们可估算出32W激光束在卫星表面的功率密度为38μm/cm2。由于传感器光学系统的聚焦作用，在CCD传感器上的功率密度被增大到160W／cm2。而激光在一个CCD像元上的驻留时间为6.3ms，因此，照射到CCD面上的能量密度可达1J／cm2。此值远超过锑化铟传感器的饱和能量密度，将使其局部严重饱和。但短暂的局部饱和使传感器失效的有效性如何？且相机的视场很小，地基激光只能在非常窄的窗口里辐照相机的焦平面，因此，它可能并不能成为激光反卫星的有效手段。

高能激光武器的未来　　高能激光武器正在迅速从理论研究变成现实。载有激光武器的美国AL-1型攻击飞机将从2004年开始成为对付战区弹道导弹的第一防御设施。 　　美国军队在越南战争时期首次使用激光作战，激光器在那里用业为激光制导炸弹照射目标。从那时以来，这类器件已被用来测定至目标的距离，发信号和通信，以及破坏敌军的光学器件。 　　激光器可作为致盲武器，有时甚至仅仅用来吓唬敌人。美国军曾通过在夜间把可见激光器发出的光点瞄到敌人的脸颊上而把他们叶跑。 　　然而，在今后十年内，军用激光器将会飞速发展。它们将不再仅仅用作武器的辅助装置或作为非杀伤性武器。激光器本身将成为硬杀伤武器。兆瓦级的高级激光器将被放在地面上，飞机上，或太空的卫星上，用作像光那样快的防御系统。机载激光武器即将成为现实　　高能激光器将使航空武器产生革命化的变革。机载激光武器(ABL)是美国军方近期在大力研制的一种硬杀伤武器，美国空军把它的研制放在相当优先的位置，仅列在F-22空中优势战斗机之后。 　　机载激光武器(ABL)平台，即AL-1激光攻击飞机的工作将是在接近战斗区域的前线边缘飞行，用红外搜索与跟踪器件观察敌方战区弹道导弹的发射。一旦探测到战区弹道导弹，由波音747-400贷机改装的装有测距、瞄准与攻击激光器的ABL平台将锁定目标。当导弹升到云层以上时，ABL用头部炮塔把直径为38厘米的激光束聚焦在导弹的蒙皮上。蒙皮因被加热而破裂，引起其内部易挥发材料爆炸，碎片及导弹战斗部将像雨点般落在发射导弹的国家上，以此作为对首先作用战区弹道导弹国家的威慑。 　　ABL还能确定发射导弹的位置，然后把此信息传送到攻击机上。攻击机可以迅速飞到发射区域，并在敌方有机会发射导弹，或把导弹运送到新的隐蔽地点以前，摧毁地面上的所有导弹。ABL的两大技术关键　　对ABL来说，两个最艰巨的技术挑战是产生足够大功率的激光束来摧毁飞行中的导弹，以及使光束在穿过会使光产生畸变的大气扰动时保持极窄的光束。这两个技术问题目前都已解决。现在，主要挑战已变成使高能激光器轻到可以装在飞机上，而且足以坚固到可持续工作几年时间。 　　ABL的用来摧毁导弹的元件是化学氧碘激光器(COIL)。它的工作原理其实并不复杂，是通过在一个混合室内使一些相当普通的化合物(大体与家庭中所有的漂白剂和通下水道用的堵塞去除剂差不多)发生化学反应，产生受激发的氧。受激氧会产生光子，形成激光束。大量的化学物质可产生兆瓦级的功率。将这样大功率的激光束进行聚焦，就能足以加热和烧穿数百公里之外导弹的蒙皮。 　　另一个使激光武器成为现实的技术是自适应光学装置。在ABL上，先用一个小激光器发激光指向目标区域，并分析大气对该激光的漫反射，以计算ABL与目标间的大气扰动。这些计算被转换成与聚焦反射镜相连的一些小活塞的移动，用以改变反射镜的形状，来消除大气扰动对光产生的畸变，保持光束的聚焦。 　　反过来，这种技术也可用于对地面上的望远镜进行聚焦，以修正大气扰动对望远镜观测的影响，使得到的图像更为鲜明。美国克特兰空军基地的科学家们正在用一台采用自适应光学装置的大型望远镜来捕获轨道上卫星的图像，研究大气扰动对光传播的影响。这项工作有助于ABL的发展。 　　在克特兰空军基地，科学家们正在探索有望用于ABL以后机载激光武器的技术。ABL是在12000米以上高空工作的，那里大气压力很低，大气扰动已减少。然而，美国空军实验室正在采用自适应光学装置对2400～3700米高度的稠密得多的大气中的光传播进行研究。这一研究可应用于ABL以后的装激光武器的战术飞机。 　　为确定装激光武器的飞机在执行一次任务中能摧毁多少枚导弹，就得了解飞机同目标的距离。激光器与导弹的距离越近，则在短期内就可把较大的功率置于导弹上，迅速将其摧毁。在较远的距离，ABL必须保持光辉器以较长的时间销定于导弹上的某一点，因为激光器的功率会因距离长和有大气而衰减。 　　美国最初估计每架ABL飞机所带的化学物质将足以攻击40个目标，每射一次激光约需1000美元。但现在美国空军说只能射20次，这是一个比较保守的数字，而且每次发射激光的费用也上升到3000美元，但仍比最便宜的导弹低几个数量级。 　　据说，美国空军已完成了这个项目30%以上的工作量，而且费用和进度保持在开始确定目标的1%以内。这个项目的研制总费用将是16亿美元，全部由美国空军用未来几看看防务计划经费用提供资金。在20年里购买和运行ABL机队则还需要94亿美元。 到2004年，ABL将达到有限制的作战能力。首批3架全装备型将在2007年左右达到作战能力。最后的第7架飞机将在2009年交付。ABL飞机即使在激光燃料用完时，仍有可能继续留在空中用作传感器平台。这种飞机将具有空中加油能力，以延长其执行任务的时间。美国空军虽然也在对采用ABL击落巡航导弹甚或面空导弹的可行性进行研究，但这些都不是其主要任务。虽然ABL可把激光束向上指，并设想将它用于某种反卫星任务，但据说美国空军现在还未对此进行研究。天基激光武器(SBL)　　为覆盖较广的区域，并为美国本土不受洲际弹道导弹的攻击提供某种保护，美国空军还搞了另外一个高能激光武器项目，即天基激光武器(SBL)。 　　SBL建立在里根时代对“星球大战”(SDI)的研究以及ABL研究的基础上，打算在2012年在轨道上运行的单颗卫星上验证其可行性。 　　SBL的作战概念要求击落仍处于助推阶段的洲际弹道导弹，那时其火箭的燃为产仍在明亮地燃烧。像ABL那样，SBL的工作是把激光能直接指向导弹的蒙皮，引起助推火箭爆炸。而且SBL也像ABL那样，探测排气的尾流，并对它进行跟踪。SBL将此地球表面高很多的轨道上运行，覆盖更大的区域，并可在敌方领土更深处攻击导弹。 　　SBL将是美国现正在实施的洲际弹道防御系统的一部分。它是ABL的一种补充，但ABL是一个近期项目。美国国会想加速验证可在太空中击落导弹激光武器。但是据美国一些研究组织估计，设计和发射这样一个复杂的卫星至少还需要十年时间。 　　SBL将面对很多技术挑战，它们与ABL项目碰到的那些障碍基本相似，但更难对付。重量对SBL来说非常关键。SBL像ABL那样不能把太多的化学燃料带到轨道上去。发射提严酷环境要求采用坚固，而且比ABL上所有重量还轻的激光技术。为实现较长距离工作能力，可能要装较在原反射镜，但在发射时可能要把反射镜折叠起来进行发射。 　　SBL将从天基红外系统以及地面上和空中的传感器获得目标线索，它本身也装有红外搜索与跟踪器件。制造商们已提出制造位于800千米高轨道上的30到40颗SBL组成的一个星座，以实现全球覆盖。这项基本研究要求SBL采用化学激光器，因为目前只有化学激光器能供应击落导弹所需的功率。这种卫星将能在轨道上添加化学燃料。现在研究氟化氢(HF)作为其化学燃料，因为HF激光将不为大气所吸收。 　　美国空军已确定2004年在地面对SBL所用的激光器和光束控制系统进行验证。然而要试验光束如何在空间所需的距离上传播只能在空间进行。SBL部件的试验可能要在发射整个系统前在轨道上进行。同时，安装激光器的卫星平台可能要在2006年进行关键的设计评审。战术高能激光武器(THEL)　　美国陆军正在探索用激光武器对付导弹威胁，但研究规模不同，而且严格地限制在从地面对导弹进行攻击。 　　美国陆军的战术高能激光武器(THEL)是正在与以色列共同研制的一种预研的技术验证型激光武器。该系统将是一种对付小型火箭，如俄罗斯制造的喀秋莎火箭的防御手段。这种系统对于对付驻守在城区的敌方部队特别有用。 　　THEL将采用中红外先进化学激光器(MIRACL)，即氟化氘激光器，这是“星球大战”计划的另一个副产品。美国陆军航天与导弹防御司令部已同TRW公司签订了研制THEL的合同。这种激光武器曾在1999年夏天在白沙导弹试验场进行的验证中击落了一些有代表性的火箭弹。计划要求在2001年继续进行试验。 　　如果获得成功，THEL将安装在一个机动平台上，而且将像美国陆军的“爱国者”空防系统那样部署。电光辉武器　　ABL、SBL和THEL都是第一代激光武器。目前，所有系统都依靠化学反应来产生能量。然而，一些飞机公司告诉美国空军，它们在几年内就可用飞机上的发电机产生数兆瓦的功率。一旦能做到这一点，就可进入电激光器的时代。这种激光器可取固体激光器或光纤激光器的形式，因此就不需要携带大量的化学物质。这就可使它们应用于像战培机那样尺寸的飞机。 　　一种这类的应用是“光战斗机”，它将具有装在机体和机翼中的光纤激光器，用来对付来袭的红外制导导弹。这种激光器可将敌方的导弹致盲，即在实际上把这些导弹的导引头烧坏。 　　把光纤激光武器搞出来至少还需要10年时间，但随后把它们用到飞机防御上可能不需要很长的时间。这类系统可能代表第二代激光武器。它们可能来不及用到ABL或SBL上，但可能用在它们的后继武器上。由发电机供电的电激光器的优点是其射击数量不受限制。 　　激光武器并不是对炸弹或子弹的补充。激光武器对付弹道导弹那样的压力容器特别有效。但是对于攻击装甲车辆，要取得相同的作用就不实际，而且，采用常规炸药可以廉价地进行攻击。 　　电激光器稻有希望并不会影响对化学激光器的研究。美国也在对化学氧碘激光器(COIL)的小型的吊舱安装的型别进行研究，可能在几年之内要进行试验。这种激光武器吊舱可使F-15这类飞机具有比射程可达数百公里的ABL要低的能力。但这种武器用来攻击来袭的空空导弹的实用性是很明确的，而且所需的技术可在十年之内实现。 　　光的行进速度虽然很快，但也是有限的。激光武器要把激光束聚焦，打到在数百公里之外高速运动的导弹上的一个固定点，即使延迟量只有几微秒，光束对目标也需要有一定的提前量。

机载激光目标指示器发展综述曾宪林　李翔摘　要：综述了供激光半主动寻的制导武器(炸弹、导弹及炮弹)使用的机载激光目标指示器的发展与现状，介绍了几种典型产品，分析了机载激光目标指示器的组成与技术关键，评述了发展趋势。 关键词：机载激光目标指示器；激光制导武器；激光半主动寻的制导 中图分类号：TN249；TH745.4　　　文献标识码：A 文章编号：1001-5078(2000)01-0004-03 1　概　述　　激光半主动寻的制导是激光技术在军事领域内的重要应用。利用弹外的激光目标指示器发射的激光束照射目标，弹上的激光寻的器利用目标漫反射的激光实现对目标的跟踪和对弹的控制，从而将弹准确地导向目标［1］。显然，在这类武器(炸弹、导弹及炮弹)的精确制导过程中，激光目标指示器起着至关重要的作用。 　　典型的激光目标指示器具有如下特点： 　　(1)除浓雾天气外，均能为弹准确地指示目标； 　　(2)具有很强的抗光、电干扰的能力； 　　(3)可为不同类型的弹指示目标，具有很强的通用性； 　　(4)可以编码发射和探测，不同指示器可同时指示不同目标； 　　(5)在各种复杂的人为干扰及背景干扰中均能正确地识别和指示目标，并具有对选定目标进行精确跟踪的能力； 　　(6)结构简单，成本低，维修使用方便。2　组成与技术关键［2，3］　　机载激光目标指示器主要由激光器系统、瞄准和激光发射系统以及跟踪系统三部分组成。 2.1　激光器系统 　　在目前已投入使用的激光目标指示器中，用得最多的是波长为1.06μm的Nd∶YAG激光器，其次是波长为10.6μm的TEA CO2激光器。虽然TEA CO2激光器的光学系统复杂，但穿透战场烟尘能力强，因此从发展看，有取代Nd∶YAG激光器的趋势。 　　除波长外，脉冲峰值功率、脉冲宽度、重复频率、脉冲编码、束散角以及光斑的均匀性等激光束参数也是激光目标指示器的重要参数： 2.1.1　脉冲峰值功率　由系统总体要求确定，应能保证导引头中的探测器有响应。 2.1.2　脉冲宽度　应满足探测器的响应时间和放大器带宽要求。使用最多的电光调Q或染料调Q的脉宽为10ns左右。 2.1.3　重复频率　决定了制导控制指令的数据率。重复频率越高，可能达到的制导精度也就越高。但重复频率不能过高，否则会使数据率过大。目前脉冲重复频率大致为10～20pps或更高一些。 2.1.4　束散角　应尽可能小。主要是采用非稳腔技术、利用发射光学系统及无线系统来压缩束散角可达到低于0.1mrad。 2.1.5　激光光斑的均匀性　关系弹的飞行误差，要求激光光斑应尽可能均匀。主要是利用非稳腔技术及选模技术等来保证照射光斑的均匀性。 2.2　瞄准和激光发射系统 　　瞄准系统用于初始捕获目标；激光发射系统则用于将光束压窄、并发射至要攻击的目标区。 　　激光发射与瞄准系统在静态和动态情况下都始终同轴，是确保激光目标指示器照射精度的关键。 2.3　跟踪系统 　　激光目标指示器中使用的跟踪手段很多，用得最普遍、技术最成熟的有电视自动跟踪、红外及前视红外自动跟踪等。 　　对机载的激光目标指示器而言，载机运动将造成目标相对瞄准线运动。因此，如何保持瞄准线稳定则是跟踪系统中必须解决的又一技术关键。3　研制与发展现状　　各种机载激光目标指示器多为吊舱式装置，挂在机翼或机腹外的挂架上，少数有安装在座舱内的；激光目标指示器发射编码激光脉冲，并与其它目标跟踪系统(如电视摄像机、前视红外装置等)一起装在陀螺稳定平台上。 　　迄今为止，国外公开报导的已有百余个品种。在这些激光目标指示器中，较典型的有美国国际激光系统公司研制的AN/AVQ-26型双座舱“宝石平头钉”(Pavetack)系统［3，4］、把精密前视红外系统与激光目标照射/跟踪功能融合为一体，置于机身下面的吊舱内，在全高度、全气候条件下提供精确的目标位置参数。单座舱“宝石平头钉”系统［3］，其尺寸减小、指示精度提高、同时还具有精确自动跟踪目标的能力；美国诺思罗普公司电气——机械分部研制的AN/AVQ-27型机载激光目标指示器(LTDS)［3，6］可为“宝石路”系列激光半主动寻的制导炸弹指示目标，其本身就是一个稳定的目标瞄准装置，且可提供速度和辅助速度两种跟踪方式。并具有记录攻击效果等多种功能，可安装在座舱内。此外还有法、美公司联合研制的TMY83型激光目标指示器——测距机［3］，国际激光系统公司研制的AN/AVQ-25，西屋公司研制的AN/AVQ-23型“宝石矛”(Pave Spike)系统［4］、澳大利亚防务研究中心研制的吊舱式目标指示器和电视跟踪器、法国汤姆逊公司与马丁.玛丽埃塔公司联合研制的机载自动跟踪激光照射系统(ATLIS)、福特宇航和通信公司研制的机载目标捕获和火控系统［3］、英国费伦蒂公司研制的激光目标标识器/测距机、巴尔和斯特劳德公司研制的LF6型激光目标指示器、美国雷瑟恩公司研制的10.6μm的激光目标指示器、马丁.玛丽埃塔公司研制的机载目标瞄准具/驾驶员夜视系统(TADS/PNVS)、休斯飞机公司研制的主旋翼轴安装瞄准具/“陶”式组合瞄准具(MMS/TOW)［3，7］等。这里，值得一提的是LANTIRN系统，是目前最先进的几个系统之一，特别适用于飞机在夜间、低空、通过用激光制导或红外制导的武器攻击有着严密防空系统的目标。其中使用了改进型的AN/AVQ-25型激光测距机/目标指示器。当捕获目标后、飞行员上仰拉起飞机时，系统即进入自动跟踪状态，用激光指示目标，以投放激光制导武器。表1列出部分激光目标指示器的简况。4　发展趋势　　对现有的机载激光目标指示器进行综合分析，可以看出如下一些特点和发展趋势： 4.1　与其它系统相结合，构成具有多种功能的目标指示及瞄准跟踪系统 　　激光目标指示器与前视红外系统、地形跟踪雷达、目标跟踪器以及各种敌我识别装置等组合在一起，构成既能指示目标、又能自动瞄准跟踪的全天候复合系统，是激光目标指示器的一个发展趋势。如夜间红外低空导航和目标瞄准系统［3］是一个很好的典型。目标瞄准吊舱由前视红外传感器、激光目标指示器/测距机、反射镜/框架组件、中继和视场变换光学装置、控制计算机等组成。复合系统增强了飞机的夜间作战能力；还大大提高了激光半主动寻的制导武器的攻击精度。 4.2　激光波长向中、长波段和连续可调方向发展 　　目前的激光目标指示器多使用1.06μm的Nd∶YAG激光器。由于1.06μm的激光对大气和战场烟雾的穿透能力差，因而缺乏足够的军事对抗能力。各国在努力改进1.06μm指示器的同时，均在努力发展中、长波段的指示器。如CO2、金绿宝石等激光目标指示器。由于CO2激光器的输出功率、脉冲重复频率、和大气穿透能力均高于Nd∶YAG激光器、且有好的背景抑制能力、目标背景对比度和目标识别能力，同时又能与热成像共容，可实现复合制导，因而可以预期这一激光目标指示器将会得到越来越广泛的使用；又如金绿宝石激光器，其输出波长在700～800nm之间且连续可调，因而具有较强的军事对抗能力。表1　部分机载激光目标指示器简况  型号　性能  AN/AVQ-25激光测 距机/目标指示器 TMY83激 光目标指示器 LF6激光 目标指示器激光目标识 别器/测距机 10.6μm的 激光目标指示器 总体性能作用距离(m) ＞10000 ＞16000 300～9995 10000 　 工作温度(℃) -50～+55 　 -40～+70 　　 平均无故障 工作时间(h) 300 　　 500 　 总重(kg) 19.24 10.5 5.67 22 11.8 发　射　机激光器 Nd∶YAG Nd∶YAG Nd∶YAG Nd∶YAG TEA CO2 波长(μm) 1.06 1.06 1.06 1.06 10.6 重复频率(pps) 10～20 10～20 1、10、25可选 10、20 2～20 输出功率(MW) 　 5 5 4 1.25～1.56 冷却方式 70%乙二醇+30%水　高压氮气冷却乙二醇水溶液冷却　 束散角(μrad) 　 1 0.5 0.5 0.8 接收机　接收元件硅雪崩光电二极管硅雪崩光电二极管硅雪崩光电二极管硅雪崩光电二极管 瞄准镜放大倍率　　 7× 7× 　 视场　 0.5°～6°分12级可调 7° 　　 其　　它　与AN/AAQ-9前视红外装置等组成机载AN/AVQ-26“宝石平头钉”吊舱，为激光制导导弹及炸弹的投放发射编码激光，以指示目标。与硅光导摄像机、光斑跟踪器及前视红外装置等构成自动跟踪激光照射系统，具有在恶劣的天气下工作的能力。由光学组件、激光组件、电子组件、接收组件及电源等5部分组成，可为激光制导炸弹、导弹指示地面海上及空中目标，亦可供地面及舰载使用。可为激光制导导弹、炸弹指示静止的和移动的目标。也可供车载使用。可在各种恶劣天气下为激光制导武器指示目标。 4.3　向系列化、通用化、标准化及组件化方向发展 　　当前，激光目标指示器正在朝着系列化、通用化、标准化及组件化方向发展，以求实现对不同型号的导弹、炸弹或炮弹的匹配性和便于使用、维修。在这一方面，国际激光系统公司研制的AN/AVQ-25型激光测距机/目标指示器(由四个外场可更换组件构成)、诺思罗普公司电气——机械分部研制的AN/AVQ-27型机载激光目标指示器等都是很好的典型。 4.4　不断采用更先进的技术 　　随着高重复频率的激光器研制成功并投入使用，提高制导信息率，并使激光半主动寻的制导武器能够打击飞机、导弹等快速运动目标；大规模集成电路专用计算机芯片的研制成功，全息透镜等光学技术的发展，将大大提高指示器的、瞄准及跟踪精度。 作者简介：曾宪林　(1964)男，空军第一航空学院教员，现为华中理工大学研究生，从事应用激光等方面的研究工作近年来在国家级刊物上发表论文十多篇。 曾宪林（空军第一航空学院基础部，信阳 464000） 李翔（空军第一航空学院基础部，信阳 464000）

<a href="http://info.laser.hc360.com/2005/08/22151720132.shtml">http://info.laser.hc360.com/2005/08/22151720132.shtml</a> CO2激光成像雷达技术的进展　CO2激光器有很多优越的性能，能很好地满足未来战场对军用激光系统多种应用的需求。长期以来，人们一直认为CO2激光器是激光成像雷达最理想的光源，这是因为CO2激光器效率高，不良气候条件下大气传输性能好。波长适中，易于实现高灵敏度外差探测和三维成像，信息处理技术比较成熟。因此，在其它激光源无法与CO2激光抗衡时，早期的激光成像雷达几乎清一色地采用CO2激光器。 　　CO2相干激光成像雷达的研究始于七十年代，于1978年研制出第一台三维成像外差激光雷达样机，突破了传统的成像观念，引起了广泛的兴趣和重视。随差小型化、高性能CO2激光器和图像处理技术的发展以及军事的需求，使得多功能CO2激光相干成像雷达在整个八十年代获得了迅速发展，到九十年代初，已有数种样机问世并开始进行演示性试验。比较典型的样机如美国麻省理工学院研制的IRAR技术红外多功能激光雷达、美国联合技术研究中心研制的LOTAWS激光障碍物和地形回避警戒系统、美国雷锡恩公司和休斯公司研制的巡航导弹制导激光雷达等。　　九十年代，美国五角大楼在其战略防御计划(SDI)的雷达技术方案中，将CO2激光雷达列为其主要内容之一。CO2激光雷达以发展跟踪系统、成像系统和拦截系统为主。成像系统是该计划中最重要部分。 　　本文以几种最新的CO2激光成像雷达为例，介绍了CO2激光成像雷达的最新发展动态及探测技术。2　超小型锁模CO2激光雷达　　超小型锁模CO2激光雷达的研究是根据美国弹道导弹防御组织(BMDO)的合同进行的。该组织于1992年投资开展了“先进传感器技术(ASTP)”和“有鉴别力的拦截导弹技术(DITP)”，主要研究超小型锁模CO2激光雷达和锁模掺钕光纤雷达。所研究的激光雷达将与被动传感器或雷达一起使用以提高截击导弹的鉴别能力。　　DITP的重点是导弹自动寻的弹头技术的研究，ASTP的重点是警戒传感器技术的研究。最终目的是将激光雷达和被动传感器复合以提高对目标的识别能力，即获得精确的目标距离、角度和多普勒信息。　　锁模CO2激光器产生相干窄脉冲列，脉宽从1.3ns到2.9ns。所对应的距离分辨率为20cm到44cm。在外大气层中的工作频率为28，300GHz(10.6μm)，在稠密大气层中的工作频率为26，900GHz(11.15μm)。钕∶光纤激光器的工作频率为283，000GHz(1.06μm)。　　所采用的成像技术为“距离-多普勒成像”或“逆合成孔径雷达成像(ISAR)”技术。已进行了多方面的研究工作，包括：成像技术、目标特性、雷达散射截面、大气湍流、瞄准误差及目标识别技术的研究等。　　所研究的激光雷达将主要用于战场导弹防御体系(TMD)和美国国家导弹防御体系(NMD)中。3　空基CO2多模激光成像雷达　　英、法两国政府于1993年达成协议，由英国的DERA(Defence Evaluation and Research Agency)和法国的DGA合作研究一种空基CO2多模激光成像雷达。称为CLARA(小型化激光雷达)，采用相干探测方法。系统如图1所示。所用的激光器为波导CO2激光器，连续波输出，也可以通过“Q开关”用于脉冲操作，脉冲频率可达100kHz(prf)。该激光雷达主要用于完成以下任务：　　这项研究共历时四年半，研制了两个吊舱，一个用于英国进行固定机翼试验和检验，另一个用于法国直升机上进行试验和检验。吊舱大小为520mm(直径)×3.6m(长)。　　法国已将此吊舱装在了HS748和“美洲豹”直升机上进行了试验，英国也计划将其装在“Tornado(狂风)”飞机上试验。下一步的主要工作一个是小型化，另外是将其与FLIR(前视成像雷达)集成以使用统一窗口。另外他们也计划采用更短波长，以用于近距离测量，然而他们将仍然保留使用CO2激光雷达，因为其具有较高功率和较好的大气穿透能力。4　空腔波导集成光学系统　　空腔波导集成光学系统是英国DERA研究的用于10.6μm相干激光雷达的光学系统。采用5～20W连续波导CO2激光器。他们的主要目的是：使激光雷达小型化，提高测量精度，使制造更为简单，降低成本。这也是激光雷达发展的必然趋势。5　阵列探测相干雷达　　HgCdTe探测器是用于CO2相干激光雷达研究中的探测器，已经可以制造出二维多元阵列HgCdTe探测器，如640×480元阵列，为阵列探测CO2相干激光雷达的研究提供了保证。　　美国Oak Ridge国家实验室研究了工作于10.6μm的阵列探测相干激光雷达，提出了采用二维阵列HgCdTe探测器进行相干成像，并用一个30×30元二维HgCdTe探测器进行了实验研究。　　采用单元探测器的外差接收机通常接收的本振光是高斯光束。对阵列探测接收机，则要求高斯型的阵列本振光，而且要求本振光阵列与探测器阵列能够完美地匹配，这样才能对像平面上的目标正确采样，从而实现相干成像。　　焦平面阵列上本振光的实现是通过一个栅格掩模，本振光通过此掩模后，即可形成许多与探测器阵列相对应的小的高斯光束元。高阶衍射会产生一些近似高斯互相干本振光，通过调整孔径尺寸和光学f数，即可空间滤掉这些高阶衍射。6　结束语　　CO2相干激光雷达的研究已经历了近三十年的时间，也取得了很大突破。目前，美国和英、法等国依然在积极地进行着这方面的研究工作，特别是小型化、多功能激光雷达的研究。我国在这方面的研究，虽然取得了一定的成绩，但与上述国家相比，差距很大。激光雷达如果要应用于实际中，应满足：    6.1　高可靠性、小型化　比如采用集成光学系统技术，光纤集成化技术等；     6.2　高抗干扰性　抗干扰技术包括雷达收发杂散光的隔离、大气后向散射杂波干扰、人为有源干扰及假目标和多目标的识别等。以及大气传输特性和目标特性等。     6.3　实时成像和精确测量　激光成像雷达必须能够实时提供目标的距离、速度和强度像，能够精确测距和测速、测角及角速度，具有图像识别、成像跟踪等功能。发展具有高速数字信号处理和先进跟踪算法的激光主动成像导引头，在实时性、可靠性和准确性方面不断进行完善，以满足战术需求。一方面，可以通过提高扫描速率、采用高速信号处理和先进图像处理技术；另一方面，可试图采用阵列探测技术。

<div class="quote">以下是引用游民在2006-4-24 19:55:00的发言： <a href="http://www.edu.cn/20011225/3015239.shtml">http://www.edu.cn/20011225/3015239.shtml</a>　　由中国科学院长春光学精密机械与物理研究所研制成功的大功率半导体激光器———“无铝量子阱大功率激光器列阵”，12月13日在长春通过了专家鉴定。专家们鉴定该成果已达到国际先进、国内领先水平。　　半导体激光器的应用覆盖了整个光电子学领域，已成为当今光电子科学的核心技术；特别是高功率半导体激光器技术是发展国防工业的重要技术基础，美国等世界上发达国家都非常重视高功率半导体激光器列阵(由很多单管激光器件组合成的大功率激光器)的研究及其在军事上的应用，正由于其在军事领域的重要作用，20瓦以上的激光器列阵一直成为美国等发达国家限制向我出口的高技术产品。　　中科院长春光学精密机械与物理研究所，一直长期从事半导体激光器的研究工作，有着良好的科研基础。1998年，在吉林省科技厅资助下，他们开展了“无铝量子阱大功率激光器列阵”的研制工作，终于获得成功，并在世界上首创将肖特基势垒限流技术应用于无铝激光器列阵结构中。该激光器件连续输出功率为80瓦，经用户一年多时间的验证，具有体积小、输出功率稳定、冷却简便、寿命长等优点，可应用于医疗、信息显示等领域。在MDC，几个人一致咬定不存在激光阵列的可能，大家都错了</div>MDC有人说这话？是哪几个天才？有空了我去看看。呵呵，他们也不想想我能说出“激光阵列”这个词，自然手上是有复数的证据和细节。 基本上现在的高功率半导体激光器都是以阵列的方式出现，这几乎是常识了，居然有 人否认？你找得这些玩意太老了。俺们的激光阵列中单个半导体激光器线阵的输出功率最大的 是2KW/个，美国也早有1KW的阵列报道。这玩意一看激光的波长就知道是干啥用的。你要找激光方面的东西，关键词要找准。关键词不准，是看不到精彩的玩意的。

呜呜，现在就是不知道关键词啊，土鸡兄提示一下吧

<table cellspacing="0" cellpadding="0" width="100%" bgcolor="#eef4fa" border="0"><tbody><tr><td bgcolor="#eef4fa" colspan="2" height="48"><div class="title" align="center">游民，我已经发了关键词给你。看看这个。行家一看就知道.“100KW二极管泵浦Nd:GGG热容激光器”的唯一用途几乎就是陆军战术激光防空系统。去找找Nd:GGG的性质的文章看看，看看美国怎么大力发展的这种材料的发展。（本文是随便在google上搜的，因为一些周边信息未刊出，所述东西不能证实是在描述国产装备。）</div><div class="title" align="center"></div><div class="title" align="center">固体热容激光器研究进展</div></td></tr><tr bgcolor="#eef4fa"><td colspan="2"></td></tr><tr bgcolor="#eef4fa"><td colspan="2" height="22"><div align="center"><a class="3dh" href="http://www.hc360.com/">http://www.hc360.com</a>   2004年12月21日15时25分   <a class="3dh" href="http://www.laser.hc360.com/">慧聪网激光光电子行业</a>     </div></td></tr><tr><td bgcolor="#9c9a9c" colspan="2" height="1"></td></tr><tr><td bgcolor="#eef4fa" colspan="2"> 　　摘要 　　本文描述了我们在固体热容激光器（SSHCL）研究领域的最新进展。详细地研究了固体激光器热容运转的物理机制，并给出我们所研究的10KW闪光灯泵浦激光器的当前技术状态。并对二极管泵浦Nd:GGG热容激光器发展的当前工作状态也进行了描述。 简介 　　为了这次介绍，我们要先考虑激光器运转的三种方式。第一种模式是通常所说的单射运行方式，每次点火的时间间隔很长。象位于纽约Rochester激光动力学实验室的OMEGA这样的大功率/高能激光器都是依此种方式运行。这里，固体激光介质的热影响不予考虑，发射激光之后开始冷却。初级电源只提供激射所需能源，而激光束在不存在热冷却梯度的情形下传播。 　　第二种是通常所说的稳态运行方式，这种方式是气体离子激光器和某些像Nd:YAG及Nd:YLF等形式的固体激光器比较典型的运转方式。为了正常运行，激光介质必须在泵浦的同时进行冷却。因此，初级电源需要为激光辐射和冷却同时提供能源。而且，激光束是在热冷却梯度存在的情况下进行传播的。 　　热容运行方式[1]是介于前两种状况之间的一种方式。这种运行方式下，单射的次数快速增加，而废热被存储在激光介质里。初级电源首先为激射提供能源，随后用于冷却。因为激光器是在热冷却梯度不存在时出光，所以为激光介质所带来的应力特别小，而且光学畸变也变得很小。图1给出了一个热容激光器典型的泵浦方式，图（a）是两边相同泵浦时的固体激光介质，图（b）为图（a）泵浦方式下的应力分布。可以看出，这种泵浦方式在激光介质表面产生了压应力，这样就最大程度地降低了激光介质破裂的可能性。10kW的热容激光器 　　为了进行热容运行方式的原理性演示验证，我们建造了一台10kW平均功率的热容激光器。该激光器采用闪光灯泵浦的Nd:Glass作为其激光增益介质。 　　为了满足运行10秒以上时光束质量还能达到小于2倍衍射极限的最终目标，我们计划于这年的9月份集成一个自适应校正的非稳腔（M＝1.4），在腔内采用一个由140个驱动单元的变形镜。该激光器目前安装在位于白沙导弹靶场的高能激光系统试验场（HELSTF），在那里将用于激光/目标作用效应试验。图2为安装在HELSTF试验场的激光器的照片。100kW热容激光器进展 　　固体热容激光器（SSHCL）项目最重要的里程碑是建造一台可以在两个脉冲之间快速冷却的100kW的SSHCL系统。这样的激光器可以用于战场应用中的战术导弹的防御。为了得到所期100kW的激光功率输出，在激光器的设计时需要进行几处改进。对快速冷却的需求迫使我们放弃玻璃作为激光介质（由于玻璃的热扩散率相对较低），而要采用晶体来代替。对热容激光器来说，迈向更高功率的途径不是通过传统的方法来增加单脉冲的能量，而是通过提高脉冲的重复率来实现。因此，100kW的激光器仍将运行在500J/脉冲，但是它的脉冲频率将从20赫兹增加到200赫兹。这种方式要求我们放弃采用闪光灯作为泵浦源，而采用激光二极管来代替。 　　这两种改进实际上可得到一台比现在通常所用的闪光灯泵浦的激光器效率高的多的激光器系统。我们已经确定选用Nd:GGG（镓钆石榴石）作为激光增益介质，因为Nd:GGG具有较高的热扩散率（比玻璃大约高出10倍）、较大的辐射截面（比玻璃大出5倍）和较强的破裂应力（比玻璃大出5倍）。另外，GGG还有一个优点就是可以从晶体基块中切割出较大的晶体板条。另一个有潜力的激光介质YAG在晶体基块中存在较强的应力/去极化区域，因此限制了从晶体基块中切割出的晶体板条的尺寸。图3（a）为二极管泵浦的Nd:GGG激光器的典型晶体板条的概念图。我们注意到，与现有的采用布鲁斯特角板条的10kW的激光器相比，这里的激光器晶体板条垂直于激光束的传播方向。这不但可以得到一个更加紧凑的系统，而且这样的系统也使得由于热致晶体变形而导致的光波前畸变急剧降低。图3（b）所示为我们最近从Armstrong激光技术公司所得到的全尺寸激光二极管。所示的二极管阵列由9行组成，每行有80个激光二极管，其波长为808nm。我们刚刚开始这一激光二极管阵列特性的测试实验。 　　作为我们降低风险措施的一部分，得到100kW固体热容激光器的过程中将建造一个三板条的子模块。图4给出了此激光系统的设计布局图。 　　为了得到大约一兆瓦的激光峰值功率，三板条激光器将由总共12个激光二极管的阵列进行泵浦。四个二极管阵列共用一个冷却器，在图的比较偏左一端给出。为了使该系统更加接近真实环境，我们将采用锂离子电池组作为初级电源。这些电池将由铜汇流线连接到电路插板上，组成脉冲工作网，位于图示中的激光头部的上方。在不久的将来，我们计划采用每边8cm长的Nd:GGG方形晶体板条，可能的话还将改进为10cm的方形晶体。 　　为了实现100kW里程碑式的目标，我们将要采用9个Nd:GGG方形板条，每一块大约12cm长（而且二极管阵列也要相应增大）。这种情况下，为了得到33%的光-光转换效率和大约10%的最终"墙插座"初级电源转换效率，我们将生成大约3.5万瓦的光学泵浦峰值功率。 　　结论 　　固体激光器的热容运转方式是发展大功率、紧凑型、更重要的是可以升级为定向能武器应用的固体激光器系统的一种新方法。我们已经建造了一台10kW平均功率的固体热容激光器，并进行了热容方式的原理性演示验证。FY02财年，我们将继续这种努力，采用晶体激光介质和激光二极管泵浦源，最终完成三板条二极管浦Nd:GGG热容激光器试验台的建造。之后，我们将集中精力着手100kW平均功率的SSHCL的建造。</td></tr><tr><td> </td></tr><tr><td colspan="2"><div align="right">杨　洋　乔立杰</div></td></tr></tbody></table>

<a href="http://info.laser.hc360.com/html/001/001/005/11740.htm">http://info.laser.hc360.com/html/001/001/005/11740.htm</a> 固体热容激光器研究进展 上文报道的大概描述的是美国于02年做出的10KW的固体热容激光器。 把文中提到的万一和贴在3楼的东西比一比。你会发现很多有趣细节的    在大功率二极管激光器方面，建立了高功率二极管激光器封装线，掌握了封装核心关键技术，通过新型微通道冷却器优化设计和封装工艺改进，在国内率先成功研制出连续输出1kW(原文写错成1lW，k打成l)、准连续27kW、占空比20％的二维叠阵二极管激光器，以及泵浦功率达16kW、占空比15％的二极管泵浦激光模块。    在新型高平均功率、高亮度DPL方面，分别采用片状(薄片)DPL和固体热容DPI技术途径，获得了3300W和3500W的输出，并初步验证了输出功率的可定标放大性，为更高功率的DPL技术研究与系统研制奠定了基础。

考虑大多数人对激光的认识和我差不多，贴一个普及基础知识的网页吧<a href="http://info.laser.hc360.com/list/tech_index.shtml">http://info.laser.hc360.com/list/tech_index.shtml</a>·激光与全息基本技术原理 (12/23) ·氢原子跃迁与氢原子光谱 (12/19) ·激光起源于原子的发光 (10/11) ·粒子数反转实现光放大过程 (7/7) ·氢原子光谱解析 (5/30) ·原子光谱的规律 (5/30) ·激光为什么能制冷？ (3/28) ·激光与同步辐射相结合技术研究 (3/21) ·囚禁冷却的原子和“原子激光” (2/22) ·五光十色的激光材料 (2/6) ·作为高频应用的生产规模分子束外延 (1/13) ·爱因斯坦的光量子理论 (1/12) ·近红外波长瓦斯浓度检测技术 (4/13) ·激光诱导光学薄膜损伤的机理 (3/29) ·掺Yb3+激光晶体的一些特性 (3/7) ·光子晶体光纤光栅的制备方法及其.. (2/21) ·激光晶体的组成和应用 (12/16) ·上转换激光晶体 (12/15)   ·半导体激光发生器技术及发展历程 (3/21) ·激光脉宽测量技术原理 (3/10) ·用于激光谐振腔的复合激光腔片 (1/17) ·免调试角锥棱镜激光谐振腔的基本.. (1/17) ·150A Q CW 激光二极管驱动电源 (12/29) ·半导体激光器解析 (10/12) ·名词解释：激光输出频率 (3/23) ·激光器的光辐射安全 (3/9) ·激光与同步辐射光源的同步化技术 (3/9) ·光纤端面处理熔接对光纤激光器功.. (2/8) ·激光准直器调校反射镜的方法 (12/8) ·激光二极管发射控制的精密方法 (12/8) ·高漫反射型激光腔体 (1/13) ·全息激光光栅的特点 (12/20) ·利用激光供电的光电电流互感器 (12/14) ·显微激光分析仪应力分析方法 (12/9) ·激光技术相关的光子技术展望 (11/15) ·激光打标机常见问题及其解决方法 (11/11)   ·名词解释：硅酸盐激光器(silicat.. (3/10) ·激光玻璃与普通光学玻璃的区别 (2/27) ·2μm固体激光材料与激光器的发展 (2/27) ·装配光电激光器件的一种新兴模式 (2/22) ·量子级联激光器的发展背景 (2/6) ·微光学元件及光纤耦合半导体激光器 (1/16) ·激光测距在军事上的应用 (4/24) ·激光技术的军事应用 (4/24) ·未来战场“主攻手”——激光武器 (4/21) ·世界激光工业动态 (4/18) ·激光在生物学上的应用 (4/17) ·激光光谱技术的三大典型优点 (11/29) ·激光全息的原理及其种类 (4/20) ·激光实时全息干涉法测量甘氨酸水.. (4/10) ·精确打击术：激光制导 (4/6) ·自由空间激光通信技术综述 (4/3) ·三维辅镜激光全息检测技术 (3/31) ·激光再制造熔池温度场检测研究(图) (3/29) ·激光的应用 (4/21) ·固体Q开关激光袪斑祛色素原理 (4/20) ·激光的发展史 (4/20) ·国内外激光加工产业和市场发展概况 (4/20) ·激光产生原理特性和应用 (4/17) ·一类激光产品标准 (4

顶楼主！当偶看完这些文字后，我眼睛已经射蓝色的激光束~~`` 嗞！嗞！嗞￥·~~`

真正激动人心的资料大佬们都还没有放出来呢，我顶多起到抛砖引玉的作用，这不是刚刚引出来中华土鸡兄吗下面先不贴别的，自己争取搞明白激光的基本概念和评价标准，贴这些吧

霉菌的实验机747可以用于实战了吗?有段时间没听说了啊.关于中国的激光研究,经常听到的是说已经相当领先了.好象不是那回事吧.实验室里的东西等做成象样的武器,估计又要比别人落后个5年左右.

ABL的7项关键技术中发现6项尚不成熟，其中3项问题尤其严重，目前延期服役是肯定的，是否降低要求还不清楚

<div class="quote">以下是引用游民在2006-4-24 17:32:00的发言： 没有合适的地方，先放这里吧，把零散的网上新闻资料汇集一下<a href="http://www.laser-infrared.com/information/con_read.php?IID=153">http://www.laser-infrared.com/information/con_read.php?IID=153</a>    2006-04-03 由中科院上海光机所自主创新研究与发展的“小型化OPCPA超短超强激光装置”能在100万亿分之12秒内迸发出相当于全球电网平均功率总量数倍的16.7太瓦(16.7亿千瓦)强大功率。超出国际同类研究水平整整10倍以上。    此类“超强超短激光”可产生迄今只在核爆中心、恒星内部或黑洞边缘才有的极端物理条件。掌握它的实验室获取手段，意味着中国在研究物理、材料、生命科学等领域打开了一扇新的窗口；    基于全新原理的新一代超短超强激光的强度有数量级突破．还打破了传统方案产生的激光波长、宽度、强度等方面局限，拓展了其它用前景。 上海光机所于2002年3月突破3.6太瓦,9月底接近10太瓦,10月达到16.7太瓦,目前10已将太瓦级(100亿千瓦)提升到拍瓦级(1万亿千瓦)作为主攻方向。</div>这则报道真的很垃圾。估计是抄别人的，连单位和语句都写错了。 1太瓦=10亿千瓦   1拍瓦=1万亿千瓦我搜了一个文章，看看这个的吧：<a href="http://210.34.4.20/news/detail.asp?serial=33028">http://210.34.4.20/news/detail.asp?serial=33028</a>太和拍都是按英文音译过来的单位，大家知道英文的单位是1000的倍数，所以不知道这两个单位的人也应该看出问题啊。鄙视回帖不看帖的，尤其是技术性文章。

谢谢楼上指正，文科出身就是对这些东西缺乏基本知识

http://33tt.com/article/2004-04/182.htm二极管泵浦固体激光器（全固化固体激光器）将取代灯泵浦固体激光器。二极管泵浦固体激光器的技术核心包括光束耦合、光束质量、电源技术、控制系统及系统集成。二极管泵浦技术是固体激光器的发展方向。与传统灯泵浦固体激光器比较，二极管泵浦固体激光器具有以下优点：换效率高、性能可靠、寿命长、输出光束质量好 激光器结构为了获得大功率的激光输出，将三个大功率激光二极管阵列排在激光晶体周围，在侧面将二极管激光能量耦合到激光晶体上。由于二极管激光束的发散角很大，达40°，激光束需经柱面镜聚焦到激光晶体上，激光晶体用导流管包围，冷却水在导流管及激光晶体表面间流动，使晶体冷却。导流管的另一作用是防治冷却水污染激光二极管。合理的设计使二极管激光能量有效地耦合到激光晶体上，并有效地为激光束振荡放大所利用。激光二极管驱动电源以单片机为核心，由电源模块、控制电路、保护电路、通信模块、状态指示与电流显示电路组成。。 冷却系统由压缩机、膨胀阀、冷凝器、热交换器、水泵、水箱、流量开关、水流计等组成。标准的激光谐振腔由一个全反镜和一个输出耦合镜组成。

超音速氧碘化学激光器

单重态氧发生器实验平台

化学激光测试平台

<table cellspacing="0" cellpadding="0" width="100%" align="center" border="0"><tbody><tr><td width="735" background="images/wen.gif" height="30"><a href="http://www.dicp.ac.cn/chinesevers/lab/lab07.htm#05">http://www.dicp.ac.cn/chinesevers/lab/lab07.htm#05</a><a class="t_tit02" id="zhuren" name="02">室主任简介</a> <img height="10" src="http://www.dicp.ac.cn/chinesevers/lab/images/img_arrow.gif" width="10" alt=""/></td></tr><tr><td>      <a class="text" href="mailto:yqjin@ms.dicp.ac.cn">金玉奇</a>，<img height="172" src="http://www.dicp.ac.cn/chinesevers/lab/images/lab07-jin.jpg" width="137" align="right" alt=""/>男，研究员，化学激光实验室主任。1965年11月17日生。1988年，天津大学物理系应用物理专业，获理学学士学位；2001年，攻读四川大学物理系光学专业理学博士学位；1988年，大连化学物理研究所研实员；1994年，为助理研究员；1995年，为副研究员；2001年，为研究员，激光技术期刊编委。目前研究方向：化学激光技术与激光光学。       主要研究方向：主要学科研究方向为化学激光技术与激光光学。现主要从事超音速氧碘化学激光器系统集成以及相关的激光技术和激光光学谐振腔的理论与实验研究。主要包括，超音速氧碘化学激光器的条件优化设计和实验研究；连续波氧碘化学激光器脉冲化技术研究；激光变频技术研究；强光光学的测试与诊断技术研究；非均匀介质下的新型非稳腔的实验研究。</td></tr></tbody></table>题目组设置 <img height="10" src="http://www.dicp.ac.cn/chinesevers/lab/images/img_arrow.gif" width="10" alt=""/><table bordercolor="#666666" height="122" cellspacing="0" cellpadding="3" width="100%" align="center" border="1" style="BORDER-COLLAPSE: collapse;"><tbody><tr><td align="center" width="20%" height="4">题目组编号</td><td align="center" width="33%" height="4">题目组组长</td><td align="center" width="47%" height="4">题目组名称</td></tr><tr><td class="text04" height="18">701</td><td class="text04" height="18"><a class="text04" href="mailto:yqjin@ms.dicp.ac.cn">金玉奇</a></td><td class="text04" height="18"><div align="center">超音速氧碘化学激光器</div></td></tr><tr><td class="text04" height="18">702</td><td class="text04" height="18"><a class="text04" href="mailto:chenww@ms.dicp.ac.cn">陈文武</a></td><td class="text04" height="18"><div align="center">氧碘化学激光高效化学能源研究</div></td></tr><tr><td class="text04" height="18">703</td><td class="text04" height="18"><a class="text04" href="mailto:wfliu@ms.dicp.ac.cn">刘万发</a></td><td class="text04" height="18"><div align="center">氧碘化学激光器效率和光腔研究</div></td></tr><tr><td class="text04" height="18">704</td><td class="text04" height="18"><a class="text04" href="mailto:sunlong@ms.dicp.ac.cn">孙龙</a></td><td class="text04" height="18"><div align="center">光学元件加工与镀膜</div></td></tr><tr><td class="text04" height="18">705</td><td class="text04" height="18"><a class="text04" href="mailto:dlp@ms.dicp.ac.cn">多丽萍</a></td><td class="text04" height="18"><div align="center">氧碘化学激光测试与诊断</div></td></tr><tr><td class="text04" height="26">706</td><td class="text04" height="26"><a class="text04" href="mailto:xlz@dicp.ac.cn">夏良志</a></td><td class="text04" height="26"><div align="center">新型引射源</div></td></tr></tbody></table>

<a href="http://www.cas.cn/html/Dir/2003/07/03/6626.htm">http://www.cas.cn/html/Dir/2003/07/03/6626.htm</a>    目前，化学激光研究室聚集了化学激光理论基础、应用基础研究和技术攻关的多方面人才，上有院士、研究员做科学、技术后盾，下有博士、硕士等多名研究人员及工程技术人员，学科发展遍及超音速氧碘化学激光器、单重态氧发生器、氧碘化学激光器效率、光腔研究、光学元件加工与镀膜、氧碘化学激光测试与诊断、新型引射源等方向，真正形成了一个多学科多专业交叉的学术研究团队。    张存浩先生是化学激光研究室的第一位室主任。他敏锐把握化学物质在储能和释能方面具有的优越性，带领全室同志，从1972年起相继开展了CO2气动激光、HF化学激光等化学激光新体系的研究。几个激光体系同时布点，研究工作齐头并进，杨柏龄、庄琦、桑凤亭等逐渐成长为科研中坚力量。在HF化学激光研究激光器研制中，杨柏龄研究员在较短时间内拿下了超音速微喷管列阵这个拦路虎，大大缩短了实验研制进程。    1991年，化学激光研究室主任庄琦等同志敏锐意识到大体积大电流均匀放电技术在脉冲COIL研究中的桎梏，重点开展连续波COIL研究。在1992年建成连续波COIL装置的基础上，于1993年成功建成超音速COIL装置，使我国COIL研究进入一个新天地。    从1996年开始，化学激光研究工作由桑凤亭研究员主持。他果敢地提出了超音速COIL的总体设计新思想，并身先士卒，始终奋战在科研第一线。在充分发挥老同志传帮带作用的同时，他给年青人创造条件，压担子，积极调动年轻科技人员的积极性，放手让青年科研人员在实践中很快成长。这期间，大连化物所的COIL研究工作取得了重大突破，独立发展了自己的COIL新技术，并承担了多项国家任务，解决了一系列COIL研制和工程技术等难题，先后两次荣获中科院科技进步特等奖、一次国家科技进步二等奖，使我国的COIL研制工作达到了国际先进水平。同时，金玉奇等年轻科研人员崭露头角，他在COIL上采用“束转动90度环形非稳腔”，明显提高了光束质量。今天，金玉奇研究员已成长为新一任研究室主任，许多年轻人也已成为化学激光研究的骨干，工作中非常出色。…………    化学激光研究团队在工作中勇于探索，不断开拓创新，不断发展出新技术，不断开辟应用基础研究新局面，在氧碘化学激光器单元技术研究、性能参数测试诊断以及化学激光的机理与技术研究方面取得一系列切实可行的技术和成果，保证了化学激光研究的不断突破和可持续发展。    单重态氧发生器是氧碘化学激光器最关键的部件。单重态氧发生器O2( D)的绝对浓度测量一直是人们关注的问题，对氧碘化学激光器性能参数的测试而言，寻求一种方便快捷，切实可行，可以实时测量的方法非常必要。化学激光团队在国内外首次用模拟体光源发光的方法Piston Source标定单重态氧的自发辐射的荧光强度，测量了O2( D)的绝对浓度。该测试方法的建立，结束了实验室O2( D)浓度相对监测的历史。文章发表在J. Phys. Chem. A 2000上，获得专利一项。该项成果在国际大会做口头报告一次，国内大会做口头报告两次，赢得美国、德国、日本、捷克、韩国等国专家的一致好评。德国DLR研究所所长、氧碘化学激光研究专家Bohn教授表示，他们实验室正在筹备用该方法测量单重态氧的产率，但大连化物所化学激光研究室的工作抢在了他们前面；韩国科学家金泽中特意到化学激光研究室参观，表示要加强在化学激光应用基础研究和诊断测试方面的合作。    氧碘化学激光器小信号增益的分布是是一项非常重要的应用实验研究工作。其基本的实验技术原理是基于小信号增益的定义以及小信号增益随入射光频率存在着分布即增益线型。该研究首次使用亚音速小型氧碘激光器做探测光源，测量氧碘激光器小信号增益二维分布；在国际上首次采用调频技术直接对超音速氧碘激光器的增益谱线和增益线宽进行了测量；创造性地使用多面体柱面镜的旋转来完成COIL二维空间增益扫描测量。这些方法极具实用价值，为各种气体流动激光器增益测量提供了有效方法。该项成果通过了院组织的科技成果鉴定。在国际大会做口头报告一次，国内大会报告一次，国内外刊物发表论文7篇，获得专利一项。该测试方法的建立及测试装置的建设具通用性，为化学激光新体系的研究提供了有效的测试方法和手段。    近年来工业应用对氧碘化学激光器有很大的需求，为适应市场的要求——降低成本和小型化，化学激光研究室在使用氮气做稀释气体的氧碘化学激光器的研究中也取得了较大的发展，N-COIL的化学效率达到了25%。同时配合N-COIL使用的低温吸附的研究也取得了阶段性的成果，为氧碘化学激光器的工业应用打下了良好的基础。    研制COIL激光器，需要集成基础研究的成果和多种相关技术，需要搞综合性的科研，需要凝聚力强的队伍和团队精神。正所谓“团结就是力量”，在桑凤亭主任领导的COIL激光器研制中，全研究室各课题组发扬团队精神，通力合作，真正做到“全室一盘棋”，大家心往一处想，劲往一处使，保证了COIL研制的飞快发展。    化学激光研究团队以国家需求为己任，以激光科学世界前沿为目标，敢于挑战尖端，不断攀登科学高峰。90年代初，针对研制一台具有一定激光输出功率和良好光束质量COIL装置的用户委托科研任务，在公开资料少、国内加工工业配套困难、技术集成经验少的情况下，化学激光研究室COIL研究团队明知山有虎，偏向虎山行，义无返顾地承担起这项任务，立即组织力量向超音速COIL进军。针对国内加工技术的现状并结合独创的设计思想，仅用了两年时间，他们攻克了一个个技术难点，解决了关键部件的研制，探索了系统集成的经验和规律，最终使激光器激光输出功率和光束质量达到了用户提出的指标要求，保质保量地完成了激光器的研制任务。该成果通过中科院的科技成果鉴定，并被评为中科院科技进步特等奖。

<a href="http://www.dsti.net/index.asp?modelname=gjfw_nr&FractionNo=&titleno=GJFWKX&recno=29402">http://www.dsti.net/index.asp?modelname=gjfw_nr&FractionNo=&titleno=GJFWKX&recno=29402</a>诺斯罗普·格鲁门公司在位于美国空军爱德华兹基地的系统综合实验室由退役的波音747-200机身改造而成的机载激光器试验台上，完成了专为美国机载激光器（ABL）项目研制的氧碘化学激光器（COIL）的全功率和持续时间发射激光试验。诺·格公司还交付了专为美国机载激光器（ABL）项目研制的信标照射激光器(BILL)，该激光器是高能固体激光器，是ABL项目中的光束控制/火力控制系统(BCFC)中的关键部件，用来对以光速射向目标的氧碘化学激光器的光束进行控制。信标照射激光器运到波音公司位于堪萨斯州威奇塔的厂房，进行试验并将综合到YAL-1A机载激光器飞机上

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