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光學工程
軍用光學技術

軍用光學技術是應用于軍事領域的光學技術。主要研究電磁波從紫外到紅外波段范圍內光的產生、傳輸、 探測、 處理,光與物質的相互作用及其在軍事上的應用。現代軍用光學技術是以光學和光電子學為基礎,與精密機械、電子和計算機等技術相結合而形成的一門新興的綜合技術,是現代軍事技術的組成部分。軍用光學技術的發展,不僅為軍隊建設提供了現代化的武器裝備和技術手段,增強了國防實力,同時還推動了信息技術、精密加工、 新材料等新興技術和新興產業的發展,促進了科學技術和國民經濟總體水平的提高,增強了綜合國力。
通常按工作原理和技術發展分為:光學儀器、微光夜視技術、紅外技術、激光技術和光電綜合應用技術等幾大類。
光學儀器
主要指可見光波段范圍內的普通光學儀器。它們在軍事上應用最早,技術比較成熟,有擴大和延伸人的視覺、發現人眼看不清或看不見的目標、測定目標的位置和對目標瞄準等功能。通常可分為觀測儀器和攝影測量儀器兩大類,前者是以人眼作為光信息接收器,后者用感光膠片記錄景物信息。普通光學儀器主要由光學系統(物鏡、轉像鏡、分劃鏡、目鏡等)、鏡筒和精密機械零部件等組成。觀察測量儀器的光學系統主要是望遠系統,它能放大視角,使人看清遠方的景物,便于測量和瞄準。攝影儀器的光學系統主要是照相物鏡,為了適應不同的使用要求,發展了大口徑、長焦距、變焦距等多種鏡頭。軍用可見光儀器主要有望遠鏡、炮隊鏡、方向盤、潛望鏡、瞄準鏡、測距儀、光學經緯儀、照相機、判讀儀等。盡管從20世紀50年代以來,出現了紅外、微光、激光等技術先進的光電子儀器,但普通光學儀器具有圖像清晰、使用方便和成本較低等優點,仍然是武器系統配套裝備的重要組成部分。
微光夜視技術
在可見光和近紅外波段范圍內,將微弱的光照圖像轉變為人眼可見的圖像,擴展人眼在低照度下的視覺能力。微光夜視儀器可分為直接觀察和間接觀察兩種類型。直接觀察的微光夜視儀,由物鏡、像增強器、目鏡和電源、機械部件等組成,人眼通過目鏡觀察像增強器熒光屏上的景物圖像,已廣泛用于夜間偵察、瞄準、駕駛等。間接觀察的微光電視,由物鏡、微光攝像器件組成微光電視攝像機,通過無線或有線傳輸,在接收顯示裝置上獲得景物的圖像,可用于夜間偵察和火控系統等。
紅外技術
由于一切溫度高于絕對零度的物體都有紅外輻射,為探測和識別目標提供了客觀基礎,因而紅外技術在軍事上得到廣泛應用。紅外系統的工作方式有主動式和被動式。主動式紅外系統是用紅外光源照射目標,儀器接收目標反射的紅外輻射而工作,由于它易暴露自己,應用范圍已逐漸減小,逐漸為被動式的微光夜視儀和熱像儀所取代。被動式紅外系統是接收目標自身發射或反射其他光源(如日光)的紅外輻射,隱蔽性好,是軍用紅外系統的主要工作方式。被動式紅外系統一般由光學系統、調制掃描器、紅外探測器、信號處理和顯示器等部分組成。紅外探測器是核心部件。紅外多元探測器,特別是紅外焦平面器件是研究發展的重點。
為了滿足軍事應用的需要,主要發展了以下3項紅外技術:①紅外跟蹤和制導技術。有點源跟蹤制導和成像跟蹤制導兩種工作方式。點源跟蹤制導是把目標看作一個點光源,目標的紅外輻射由光學系統和紅外探測器接收,變為調制編碼的電信號,經信息處理后使儀器自動跟蹤或引導導彈飛向目標。點源跟蹤制導是現有紅外跟蹤測量設備和戰術導彈制導的主要工作方式。成像跟蹤制導是通過光機掃描和多元探測器獲取目標的圖像信息,經信息處理和鑒別,具有識別目標的能力,是正在發展的制導方式。②紅外夜視技術。被動式紅外熱像儀是發展重點。美國、英國、法國等國家已研制出采用多元碲鎘汞探測器的通用組件熱像儀,可按照使用要求選用不同的組件,組裝成所需的紅外熱像儀。③紅外遙感技術。機載或星載的紅外偵察系統通過一維掃描和載體運動獲取景物的二維紅外圖像信息,可記錄在膠片或磁帶上,供事后處理,也可實時傳輸到地面記錄和處理(圖2)。星載紅外預警系統主要用于探測彈道導彈,為反導防御系統提供預警信息。正在發展的紅外焦平面技術,可不用光機掃描直接獲取圖像信息,將使紅外系統向小型化、智能化發展。

激光技術
激光具有單色性好、方向性強、亮度高等特點。現已發現的激光工作物質有幾千種,波長范圍從軟x射線到遠紅外。 激光技術的核心是激光器,激光器的種類很多,可按工作物質、激勵方式、運轉方式、工作波長等不同方法分類。根據不同的使用要求,采取一些專門的技術提高輸出激光的光束質量和單項技術指標,比較廣泛應用的單元技術有共振腔設計與選模、倍頻、調諧、q開關、鎖模、穩頻和放大技術等。
為了滿足軍事應用的需要,主要發展了以下5項激光技術:①激光測距技術。它是在軍事上最先得到實際應用的激光技術。20世紀60年代末,激光測距儀開始裝備部隊,現已研制生產出多種類型,大都采用釔鋁石榴石激光器,測距精度為±5米左右。由于它能迅速準確地測出目標距離,廣泛用于偵察測量和武器火控系統。②激光制導技術。激光制導武器精度高、結構比較簡單、不易受電磁干擾,在精確制導武器中占有重要地位。70年代初,美國研制的激光制導航空炸 彈在越南戰場首次使用。80年代以來,激光制導導彈和激光制導炮彈的生產和裝備數量也日漸增多。③激光通信技術。激光通信容量大、保密性好、抗電磁干擾能力強。光纖通信已成為通信系統的發展重點。機載、星載的激光通信系統和對潛艇的激光通信系統也在研究發展中。④強激光技術。用高功率激光器制成的戰術激光武器,可使人眼致盲和使光電探測器失效。利用高能激光束可能摧毀飛機、導彈、衛星等軍事目標。用于致盲、防空等的戰術激光武器,已接近實用階段。用于反 衛星、反洲際彈道導彈的戰略激光武器,尚處于探索階段。⑤激光模擬訓練技術。用激光模擬器材進行軍事訓練和作戰演習,不消耗彈 藥,訓練安全,效果逼真。現已研制生產了多種激光模擬訓練系統,在各種武器的射擊訓練和作戰演習中廣泛應用。此外,激光核聚變研究取得了重要進展,激光分離同位素進入試生產階段,激光引信、激光陀螺已得到實際應用。
光電綜合應用技術
在微光、紅外、激光等光電子技術發展的基礎上,為了滿足作戰使用和科研試驗的要求,主要發展了以下4項光電綜合應用技術:①光學遙感技術。綜合應用可見光照相、微光攝像、紅外成像和激光遙感技術進行偵察, 可獲取較多的信息,有利于分辨、識別目標。在機載、星載偵察設備中,除可見光照相機外,已廣泛使用紅外掃描儀、多光譜照相機等,并可把獲取的信息實時傳輸到地面。②光電制導技術。在紅外制導、激光制導、電視制導和雷達制導技術的基礎上,為提高導彈在不同作戰條件下的適應能力,發展了紅外/激光、紅外/電視、紅外/雷達、激光/雷達、紅外/紫外等多種復合制導技術。③光電跟蹤測量技術。可見光、微光、紅外、激光技術綜合應用于武器的光電火控系統,能實時跟蹤和準確測量目標的位置,大大提高了武器系統的作戰性能。靶場用的光學跟蹤測量設備,已由普通的電影經緯儀發展為光電經緯儀,大大提高了自動化程度和跟蹤測量精度,增加了信息量。④光電對抗技術。綜合應用光電新技術,對敵方光電設備和光電制導武器實施偵察、識別、告警、干擾以至攻擊,削弱、破壞其效能,保護己方光電設備正常工作。

 


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