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21世纪军用赋能技术“新神眼”:光控激光相控阵雷达

2018-05-12  来自: 哈尔滨铸鼎工大新材料科技有限公司 浏览次数:342

现代军用光电子技术是以“赋能技术”形式出现的,并且广泛应用于现代战争中的情报侦察、预警、打击、夜战、战术通信等多个方面,成为21世纪军事高科技的基石和支柱之一。光控激光相控阵雷达源于相控阵雷达,就是利用不断发展进步的现代军用光电子技术,而又不同于传统微波或者毫米波相控阵雷达的一种新型激光雷达。

  由于激光雷达是利用工作在光波段的激光作为信息载体,不受传统无线电波的干扰,而且光束极窄,很难被第三方截获,因此在军事上得到广泛应用。

  首先,我们来了解一下什么是激光雷达?激光雷达就是将激光用于测距、定向,并通过位置、径向速度以及物体反射特性来识别目标的一种光电探测手段。从用途上看,激光雷达被划分为测距测角激光雷达、测速激光雷达和成像激光雷达;从辐射方式上看,又分为自身带有激光辐射源的有源激光雷达(包括发射和接收分置的半有源激光雷达)和自身不带激光辐射源的无源激光雷达;从工作方式上,又分为脉冲激光雷达和连续波激光雷达。

  1961年激光器出现不久,人类便开始探索和发展激光雷达。到20世纪80年代,随着频率和功率稳定性更好、宽频带可调谐、寿命更长和效率更高的新型激光器开始投入实用,配合更好的激光发射波形控制和光束扫描算法的出现,激光雷达及其相关技术开始进入飞速发展时期。在这一时期,先后发展出来三代激光雷达技术,并且分别以美国麻省理工学院林肯实验室的“火池”二氧化碳相干激光雷达、美国NASA的车载二氧化碳相干多普勒激光雷达、前视/下视成像目标识别激光雷达等为代表。而光控激光相控阵雷达则代表了第四代激光雷达技术的发展方向。

  由于激光雷达是利用工作在光波段的激光作为信息载体,不受传统无线电波的干扰,而且光束极窄,很难被第三方截获,因此在军事上得到广泛应用,主要是表现在以下方面:靶场测量,用于火箭、导弹发射初始弹道和低空飞行轨迹的测量;飞行姿态测量;火箭、导弹再入段轨迹测量;目标跟踪识别,包括导弹制导、航空侦察、敌我识别、机载远程预警和水下潜艇探测;精密引导,包括军用航天器的交会、对接以及巡航导弹的地形地物回避。大气测量,主要是测量和识别大气中的各种化学或者生物物质(化学战剂或者生物战剂)的含量和成分。

  美国国防部高级项目计划局采用的二维光学相控阵技术,该技术可用于先进激光雷达和其他国防用途,在2013年时进行了验证。

  但是传统的激光雷达,只能通过单一的光学天线(光学透镜系统)发射一定功率和光束质量的激光,并且赋予特定的方位和角度来实现探测和扫描,在使用上比较局限。而光控激光相控阵雷达作为一种新体制的激光雷达,其光束指向是通过调节从各个相控单元(光学移相器)射出的光波之间的相位关系,使其在某一设定方向上彼此相同,产生相互加强的干涉,在各自设定方向上形成多束高强度的激光光束。这样就可以在方位和俯仰平面上实现多波束同时发射,使激光雷达可以通过控制多个波束按需扫描整个视场而无需伺服移动部件,从而实现真正意义上的光学相控阵(OPA),提高了激光雷达的工作效率和多任务能力。

  虽然光控激光相控阵雷达目前还处于概念发展阶段,尚未有实用型号出现,但是一旦相关的光学加工工艺获得突破,那么以光学相控阵(OPA)为基础的激光雷达将在目标探测与跟踪、高分辨率成像、自适应光学系统(定向能武器)、精密捕获与对准(自由空间激光通信)等方面发挥出巨大潜力。


关键词: 相控阵雷达   新材料        

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