軍用光學與光電子技術

軍用光學與光電子技術，研究從紫外到紅外波段範圍內的電磁輻射的產生、傳輸、探測、處理和與物質的相互作用及其軍事套用的技術。

基本介紹

• 中文名：軍用光學與光電子技術
• 類別：軍事術語

簡史

公元前400多年，在中國先秦時代的《墨經》中，有關於光的直線傳播性和鏡面成像規律等光學原理的論述。公元1世紀，中國利用烽火作為邊防報警信號，可視為光通信在軍事上的最早套用。

17世紀初發明的望遠鏡，很快在軍事上套用，成為獲取戰場情報的重要手段。

19世紀40年代發明的照相術被用於測繪軍用地圖。

19世紀後期相繼出現了瞄準鏡、方向盤、炮隊鏡和光學測距儀等軍用光學儀器，並在第二次世界大戰中廣泛用於偵察、監視、測量、瞄準和攝影。

20世紀初，德國科學家M.普朗克提出了輻射的量子論。

1905年，著名科學家A.愛因斯坦用量子論揭示了光電效應的本質。隨著光與物質相互作用研究的深入，光電子技術迅速發展，各種光電子器件陸續問世。

50年代，出現微光夜視儀和紅外製導空空飛彈，標誌著光電子技術登上了現代軍事舞台。隨著60年代初雷射器問世和多元紅外探測器的發展，誕生了雷射測距技術和機載紅外前視技術。

70年代雷射制導技術用於航空炸彈和反坦克飛彈，並出現光纖通信技術。基於多元紅外探測器通用組件的熱成像技術、電荷耦合器件(CCD)和紅外成像技術及光學遙感技術的廣泛套用，使光電子技術在現代戰爭中的作用日益突出地顯現出來。

許多國家都十分重視軍用光電子技術的研究開發，特別是在光電偵察、光電制導、光電火控、光電對抗、雷射通信和雷射武器等技術領域投入較大力量，並取得較快發展。

分類套用

通常按技術領域分為光學儀器、雷射技術、紅外技術、微光夜視技術、光纖技術、顯示器技術和光電綜合套用技術等幾大類。光學儀器　指可見光波段範圍內使用的光學儀器。具有擴大和延伸人的視覺距離、測定目標位置和對目標瞄準等功能。軍用光學儀器主要有望遠鏡、炮隊鏡、方向盤、潛望鏡、瞄準鏡（具）、測距儀、經緯儀、照相機、判讀儀等。因採用光電子和微電子等高新技術而不斷改進提高，成為武器裝備配套的重要組成部分。雷射技術　雷射是利用受激輻射原理產生的相干電磁輻射，具有單色性好、方向性強、亮度高等特點。在軍事上可作為信息的載體，亦可作為定向能武器。

作為信息載體的套用主要有：

①雷射測距。能迅速準確地測出目標距離，廣泛用於偵察測量和各種武器平台的火控系統。

②雷射制導。制導精度高，不易受電磁干擾，用於制導航空炸彈、空地與地空飛彈、反坦克飛彈和炮彈。

③雷射通信。容量大，保密性好，抗電磁干擾能力強，是軍事通信的重要方式。光纖通信網基本上覆蓋了全球。星載和機載空間雷射通信和對潛艇的雷射通信正在研究發展中。

④雷射引信。抗干擾能力強，已用於飛彈上。

⑤雷射雷達。具有很高的角分辨力、速度分辨力和光譜分辨力，用於彈道飛彈真假彈頭識別的試驗研究等。

⑥雷射模擬訓練。模擬效果逼真，訓練安全，不消耗彈藥，已廣泛用於各軍種、兵種的實兵演習和訓練。雷射用做定向能武器，其發射的雷射束以光速射向目標，具有極大的威懾力。雷射致盲武器可使人眼和光電感測器致盲。地基和空基雷射武器技術接近成熟，美國已將其納入戰區飛彈防禦系統(TMD)和國家飛彈防禦系統(NMD)之中。此外，雷射核聚變研究取得了重要進展，成為研究發展核武器技術的重要手段；雷射分離同位素也已進入試生產階段。紅外技術　一切溫度高於絕對零度的物體都產生紅外輻射，都可以被紅外探測器探測到，因而紅外探測成為軍事上獲取目標信息的重要手段。

軍用紅外技術主要有：

①點源探測技術。即把目標看作一個點光源加以探測。該技術業已成熟並廣泛用於飛彈制導和光電火控。

②成像探測技術。早期採用單元或多元紅外探測器及掃描裝置來獲取目標的圖像信息。20世紀80年代以後，逐漸採用紅外焦平面陣列，省去掃描裝置，提高了探測和識別目標的能力。已用於偵察、夜視、火控、飛彈的成像制導和多目標紅外搜尋跟蹤系統。紅外成像技術另一重要套用是星載和機載遙感，主要用於戰略情報偵察、飛彈預警等。紅外技術還用於引信、告警、監視、警戒和導航等領域。

微光夜視技術

指在可見光和近紅外波段範圍內，將微弱的光照圖像轉換並增強為人眼可見的圖像，提高人眼在低照度下的視覺能力。微光夜視分為直接觀察和間接觀察兩種。直接觀察的微光夜視儀由物鏡、像增強器、目鏡和電源等組成，人眼通過目鏡觀察像增強器螢光屏上的景物圖像，廣泛用於夜間偵察、武器瞄準和車輛駕駛等。由物鏡和微光攝像器件組成的微光電視攝像機可將拍攝的景物圖像通過電路傳輸，在接收顯示裝置上間接觀察，主要用於夜間偵察和火控系統。作為微光夜視技術核心部分的微光像增強器和微光攝像器件不斷更新，已發展到第四代，探測靈敏度顯著提高，光譜回響範圍亦有所擴展。

光纖技術

既可用做大容量信息傳輸，亦可用做多種物理量（溫度、壓力、加速度等）的感測。光纖通信在軍事通信中廣泛用於幹線通信、野戰通信和各種武器平台內部通信。它具有通信容量大、無電磁輻射、不受電磁干擾以及線纜體積小、重量輕等優點。光纖還用於制導反坦克飛彈和魚雷。光纖延遲線可用於相控陣雷達和電子對抗系統。軍用光纖感測器主要有用於慣性導航的光纖陀螺和用於探測潛艇的光纖水聽器等。顯示器技術　主要有液晶顯示器、電漿顯示器和電致發光顯示器等平板顯示器。它們無幾何失真，體積小，重量輕，已越來越多地用於武器裝備，成為武器裝備重要的人–機界面。光電綜合套用技術　綜合套用光電測量、光電偵察、光電火控、光電制導和光電對抗等技術中的兩種以上技術，充分發揮各自的優勢而形成的高技術武器裝備的技術。

例如，在光電測量中，採用可見光或紅外成像技術發現和跟蹤目標，同時用雷射測量目標的距離，從而實時、準確地獲得目標的三維坐標。光電對抗技術則是將雷射、紅外等技術綜合套用於高技術武器裝備中。地位和作用　光電子技術設備工作在紅外至紫外波段，波長短，用於通信時傳輸速率高，用於探測時角度分辨力、距離分辨力和頻率分辨力高，用於信息存儲時存儲容量大，用於信號處理時可以並行處理，用做能源（如雷射武器、雷射加工）時能量密度高。這些特點，使光電子技術在武器裝備的精確化、信息化和智慧型化方面具有極大的優勢和套用潛力。20世紀60年代以來，隨著光電探測器和雷射器等光電子器件的研究開發，光電子技術迅猛發展，逐步滲透到各種武器平台之中，在軍事上日益發揮重要的作用。

20世紀末以來的歷次局部戰爭充分顯示了光電子技術的獨特作用。

它可歸納為以下四個特點：

①看得清。利用星載、機載和地面光電偵察設備，可探明敵方目標、火力部署和戰場態勢，增強戰場透明度。紅外成像和微光夜視技術還為夜戰提供了重要保障。

②打得準。藉助光電制導和光電火控技術，可使武器的命中精度成十倍、百倍地提高。

③反應快。光通信、光信息處理和光存儲等技術在高技術戰爭中的信息大量傳輸和快速處理上發揮著巨大作用。

④生存能力強。在高威力火力襲擊、反輻射飛彈威脅和強電磁干擾下，光電子技術靠其隱蔽性（被動式光電探測）、抗干擾能力和系統的可分散配置等優點，可顯著地提高生存能力。

光電子技術同微波技術等其他高新技術相結合，互相取長補短、相輔相成，在高技術戰爭中起著關鍵作用。光電子技術不僅極大地改善了武器裝備的性能，提高了作戰效能，增強了部隊戰鬥力，而且加快了武器裝備的更新換代。此外，光電子技術還在國防科研、軍工生產和軍事後勤工作中發揮著重要作用。

展望

作為光電子技術核心的各種光電子器件正處於更新換代之際，其發展趨勢是固態化，效率更高，功率更小，壽命更長。其中，二極體泵浦的固體雷射器和光纖雷射器不僅在中小功率範疇逐漸取代燈泵固體雷射器，而且正向10千瓦甚至100千瓦的高能雷射器發展；紅外焦平面陣列不僅取代多元探測器成為紅外探測器的主流，而且正向更高分辨力、更快回響速度和更強識別能力發展。光電子整機和系統的性能將大幅度提高，作用距離更遠，識別能力更強，可靠性更好，自動化、智慧型化程度更高。