光線通信技術在軍事上的應用

1、光線通信技術在軍事上的應用光纖通信題 目： 光纖通信技術在軍事上的應用 班 級： 通信13-3班 姓 名： 崔紅梅 學 號： 1306030302 指導教師： 李新春 成 績： 電子與信息工程學院信息與通信工程系光纖通信技術在軍事上的應用1 緒論光纖通信在社會信息化發(fā)展的進程中扮演著重要的角色，是通信技術的一個重要分支。隨著新型光電器件的不斷出現(xiàn)，光線通信技術也得到了迅速的發(fā)展，十七傳輸容量得到了極大地提高，目前，光纖已經在很多場合取代了銅線而成為主要的傳輸媒介。無論電信骨干網還是以太網或是校園網乃至智能建筑內的綜合布線系統(tǒng)，無論是陸地還是海洋，都有光纖的存在。光放大器光檢測器調制光源 再生中

2、繼器信號恢復光纖通信是以光波作為載波，以光纖作為傳輸媒介的一種新興有線通信技術。它首先要在發(fā)射端將需傳送的電話、電報、圖像和數(shù)據等信號進行光電轉換，即將電信號轉換為光信號，再經光纖傳輸?shù)浇邮斩?，接收端將接收到的光信號轉變成電信號，最后還原成原信號。圖1-1為光纖通信系統(tǒng)的構成示意圖。電信號輸入 尾纖 光纖 光耦合器 光纖 尾纖 電信號輸出圖1-1 光纖通信系統(tǒng)的構成Fig1-1 The composition of the optical fiber communication system2 光纖通信技術在軍事上的應用由于光纖作為一種傳輸媒質，與傳統(tǒng)的銅電纜相比具有一系列明顯的優(yōu)點，因此，自

3、上世紀70年代以來，光纖技術不僅在電信等民用領域取得了飛速的發(fā)展，而且因其抗電磁干擾、保密性好、抗輻射能力強，以及重量輕、尺寸小等優(yōu)點，使它也得到了各發(fā)達國家政府和軍方的重視和青睞。特別是在美國，早在80年代中期，先后計劃的光纖軍事應用項目就達400多項，這些項目包括固定設施通信網、戰(zhàn)術通信系統(tǒng)、遙控偵察車輛和飛行器、光纖制導導彈、航空電子數(shù)據總線和設備鏈路、艦載光纖數(shù)據總線、反潛戰(zhàn)網絡、水聲拖曳陣列、遙控深潛器、傳感器和核試驗等。這些項目陸續(xù)有報道取得了不同的進展。進入90年代以來，光纖技術的軍事應用繼續(xù)受到美、歐等國軍方的重視。在美國，三方光纖技術開發(fā)活動的計劃項目分成五大部分：有源和無源

4、光元件、傳感器、輻射效應、點對點系統(tǒng)和網絡系統(tǒng)。由三軍光纖協(xié)調委員會進行組織，每年投資為5千萬美元。在面向21世紀的今天，美國國防部已把“光子學、光電子學”和“點對點通信”列為2010年十大國防技術中的兩項。其中光纖技術占據著舉足輕重的地位。這預示著美國等西方國家對光纖技術軍事應用的研究將全面展開并加速進行。而各項先期應用及演示、驗證表明，21世紀的軍事通信和武器裝備離開了光纖技術將無“現(xiàn)代化”或“先進”可言，在未來戰(zhàn)爭中將處于被動挨打的局面。2.1 光纖技術在陸軍軍事上的應用2.1.1 光纖技術在軍事通信的應用光纖技術在陸上的軍事通信應用主要包括三個方面：a.戰(zhàn)略和戰(zhàn)術通信的遠程系統(tǒng)；b.基

5、地間通信的局域網；c.衛(wèi)星地球站、雷達等設施間的鏈路。自從“信息高速公路”概念的出現(xiàn)，美國就在軍用信息高速公路的發(fā)展走在了世界各國的前面。1992年6月，美國參謀長聯(lián)席會議下發(fā)了名為“武士C4T”的關于美軍21世紀通信和協(xié)同作戰(zhàn)總體規(guī)劃的框架文件?！拔涫緾4T”計劃的目標是按軍用“信息高速公路”的要求，建立一個全球性的實時軍用通信網，即稱為“信息球”的全球通信網。它將是一個連通士兵、指揮所和各種傳感器的指揮網，是一個反應靈敏的C8系統(tǒng)。它的基礎就是國防信息系統(tǒng)網（DISN），由地面及衛(wèi)星的軍用和民用通信系統(tǒng)所構成。目標DISN是一個寬帶綜合業(yè)務數(shù)字網，傳輸容量將高達幾Gb/s。戰(zhàn)場信息系統(tǒng)是支

6、持美國陸軍21世紀作戰(zhàn)理論的未來軍用信息系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中，光纖局域網，特別是光纖分布數(shù)據接口（FDDI）是關鍵技術之一。1. 美軍三軍聯(lián)合戰(zhàn)術通信系統(tǒng)（TRI-TAC）美軍三軍聯(lián)合戰(zhàn)術通信系統(tǒng)（TRI-TAC）在海灣戰(zhàn)爭中發(fā)揮了重要作用，但也暴露出不少問題。美軍根據暴露出的問題和未來的作戰(zhàn)要求，從以下三個方面對TRI-TAC進行了技術改進：一是由空軍負責TAC-1光纜系統(tǒng)，它將代替同軸電纜，裝備分布在全球的美軍TRI-TAC系統(tǒng)；二是有陸軍負責野戰(zhàn)光纜傳輸系統(tǒng)（FOTS），擬用10000km的光纜代替CX-11230型同軸電纜；三是有海軍陸戰(zhàn)隊負責野戰(zhàn)光纜系統(tǒng)（FOCS），用于連接數(shù)字交換機和

7、無線電設備。2. 美軍陸軍戰(zhàn)術指揮自動化系統(tǒng)（）美軍陸軍戰(zhàn)術指揮自動化系統(tǒng)，常稱為系統(tǒng)。它的目的就是在戰(zhàn)場態(tài)勢瞬息萬變的現(xiàn)代戰(zhàn)爭中把情報信息獲取系統(tǒng)、通信設備與系統(tǒng)、數(shù)據分析和處理系統(tǒng)、顯示系統(tǒng)等綜合起來，從而構成一個統(tǒng)一的、高度自動化的指揮控制系統(tǒng)。按作戰(zhàn)任務的性質和規(guī)模的不同，系統(tǒng)可分為戰(zhàn)略系統(tǒng)和戰(zhàn)術系統(tǒng)，其中戰(zhàn)術系統(tǒng)一般是指軍及以下的單位使用的系統(tǒng)，主要用于實現(xiàn)戰(zhàn)場的實時控制指揮。美國戰(zhàn)術系統(tǒng)的研制工作開始于20世紀59年代，但由于要求其機動靈活抗擊毀、便于維護、工作可靠、適用于戰(zhàn)場環(huán)境，直到20世紀80年代隨著計算機、光探測、網絡、光纖傳輸?shù)燃夹g的發(fā)展，該系統(tǒng)才達到實用化的程度。使用光

8、纖代替系統(tǒng)的同軸電纜，能使系統(tǒng)的信息輸出方式由電學信息傳遞改為光學信息傳遞，由此帶來下面一系列的優(yōu)越性：（1）通信容量大以激光作載頻的光纖通信，其載頻頻率可達Hz，比微波頻率高倍。理論上，按通信帶寬為載頻的1/100計算，那么它的通信帶寬比微波。若取典型頻率為Hz，則通信帶寬為Hz。（2）損耗小，中繼距離長目前，光纖的傳輸損耗已下降到0.14dB/km（單模光纖），可實現(xiàn)幾百公里無中繼傳輸。通常的使用水平是：多模光纖的傳輸損耗達13dB/km，中繼距離可達1530km。單模光纖的傳輸損耗為0.5dB/km，中繼距離可達5060km。（3）高可靠性光纖不受電磁干擾，能避免核爆炸可電磁脈沖引起的信

9、號衰減和設備性能的降低，也不易受太陽輻射的電離干擾，同時光纖自身也不向外輻射電磁能量，這為高可靠、高保密的通信提供了必要的保證。（4）高通信質量光纖通信是光子傳輸方式，通信系統(tǒng)無需短路和接地環(huán)路，且信道間無串擾，這是高通信系統(tǒng)所必需的。（5）通信系統(tǒng)體積小、重量輕1kg石英玻璃可拉制100km長的光纖，成纜后的重量也比電纜輕得多，一般僅為電纜重量的1/100或1/1000。輕的電纜不僅便于敷設，而且有利于快速轉移和直升機快速布線。就整個系統(tǒng)而言，光通信設備體積較之電纜通信設備的體積大大減小，而且光纖通信的中繼距離很長，相同的傳輸距離可使中繼器個數(shù)減少80%。所以，光纖通信系統(tǒng)的總重量較電纜通信

10、減少了67%75%。2.1.2 光纖制導導彈系統(tǒng)光纖制導導彈系統(tǒng)是以光纖作為制導信息傳輸介質的一種導彈系統(tǒng)，是有線制導武器領域一項新的突破，近年來在國外受到極大地重視。主要用于打坦克，也可以打低空飛行的直升機。這種導彈的頭部裝有微光電視攝像機或紅外成像導引頭，尾部有一卷光纖與發(fā)射控制裝置相聯(lián)。導彈飛行時光纖從尾部放出，同時導引頭的攝像機將拍攝的目標圖像傳到發(fā)射控制裝置，控制指令通過光纖傳給導彈的制導系統(tǒng)，控制導彈命中目標由于光纖傳輸?shù)男畔⒘看?、頻帶寬、功耗低、自身輻射極小，所以光纖制導導彈目前仍處于工程研制階段，美國、法國、德國和巴西等國家都在研制。其中巴西研制的一種光纖制導導彈，長1.5米，

11、直徑180毫米，可從地面、艦艇和飛機上發(fā)射，最大射程達20公里；采用空心裝藥戰(zhàn)斗部，可擊穿1000毫米厚的鋼裝甲。光纖制導導彈系統(tǒng)的結構如圖3-1所示，主要由導彈、控制站和光纖三部分構成尋的器信號加工LD/LED雙向耦合器PIN/APD光纖線軸PIN/APD信號處理監(jiān)視器雙向耦合器LD/LED 下 行 上 行 圖3-1 光纖制導導彈系統(tǒng)的結構示意圖Fig 3-1 The structure of the optical fiber guided missile system schematic diagram1. 導彈導彈主要是由尋的器、萬象支架、慣性測量裝置、控制器、光源、探測器和雙向耦合器

12、等組成。其中，尋的器是用于探測目標的關鍵部件，可裝配可見光攝像機、前視紅外成像器和毫米波雷達等成像設備，實時獲取目標及景物成像；萬象支架用于控制和穩(wěn)定導彈的飛行軸向；慣性測量裝置用于測量并實時提供導彈的運動狀態(tài)信息；控制器可以根據控制站發(fā)出的指令，控制導彈的飛行狀態(tài)；光源可向控制站發(fā)送光信號；探測器用于接收來自控制站的光信號；光纖雙向耦合器用于光信號的分離與合成。2. 控制站光纖制導導彈系統(tǒng)的控制站可以設置在地面或者車輛上，它主要通過雙向耦合器將光源發(fā)出的帶有信息的光信號經過上行線路傳送至導彈，或者利用光探測器接收由導彈經下行線路傳來的目標消息。探測器接收的目標消息經信號處理后，最終在監(jiān)視器上

13、顯示出來，以供操作人員對導彈的飛行姿態(tài)進行調整。3. 光纖光纖是導彈與控制站之間的光信息傳輸通道。光纖制導導彈系統(tǒng)的工作原理是：裝配在導彈頭部的攝像機將拍攝到的目標及場景光學圖像轉換成電信號（視頻信號），與其他電信號（如導彈的飛行姿態(tài)數(shù)據）一起，調制彈上的光源（LD或LED），形成波長為的光信號。光信號經過光纖下傳到控制站?？刂普纠锰綔y器（PIN光電二極管或APD）將光信號轉換為電信號，經信號處理，變?yōu)閳D像等有用信息。操作人員根據這些信息，發(fā)出對導彈執(zhí)行部件的各種控制命令，控制指令經站內的光發(fā)送機轉換成波長為的光信號，光信號通過光纖上傳至彈內的光接收機，經光電轉換，變?yōu)殡娦盘?，從而控制導彈?/p>

14、飛行姿態(tài)，實現(xiàn)對目標的自動跟蹤，直至摧毀目標。因此，在光線制導導彈系統(tǒng)中，光纖是制導系統(tǒng)功能得以實現(xiàn)的基礎橋梁，無論是控制指令的上傳還是彈體狀態(tài)信息或目標信息的下行，都離不開這一傳輸介質。光纖制導導彈系統(tǒng)對其所用的光纖有一些特殊的要求：（1）光纖直徑小。制導用光纖是由高強度光纖經過外部加強二制成的單芯光纖，為了盡可能減小制導光纖的體積，節(jié)省導彈的空間，提高有效載荷，制導光纖的直徑一般都很小，大都在0.5mm以下。不同應用場合下須選用不同的光纖。工作波長為1550nm的單模光纖多用于中、遠程（大于10km）制導；工作波長為1310nm的多模光纖多用于近程（小于10km制導）。高強度。在制導過程中

15、，光線從飛行導彈上的線軸中放出，它必須能夠經受住彎曲所引起的張力和導彈飛行時間內相當高的動態(tài)拉力。這些都要求直到光線應有比普通光纖更高的抗張強度。拼接效果好。對于遠程制導，要求光纖的長度在10Km以上。但實際不管制造工藝多么精細，光纖在這么長的距離上都難免出現(xiàn)裂紋。因此，往往需要對光纖進行很好的拼接。若拼接不好，則會引起較大的能量傳輸損耗及斷線或絞纏等故障。光纖拼接是光纖制造的一項關鍵技術。典型的制導光纖的技術指標包括：（1）抗張強度：>1.379×103N/（2）不拼接長度：10km（3）芯徑：多模光纖30-50pm，單模光纖5-6（4）損耗：不大于0.3dB/Km（工作波長

16、為1310nm時）（5）帶寬距離積：>1000MHz/km另外，要是光纖以搗蛋的飛行速度順利地放開，除了要合理的設計繞線軸外，更重要的是如何纏繞光纖。光線的繞放也是一項關鍵技術。為降低微彎損耗，光纖的繞放過程中要控制拉力如何分布和防止回繞。為使光線包裝件在各種環(huán)境下都能保持穩(wěn)定，且在高速放線時不出現(xiàn)絆線等故障，纏繞是還要使用合適的粘合劑。與其他制導（如金屬線制導等）系統(tǒng)相比，光纖制導導彈系統(tǒng)有以下優(yōu)點：（1）有效打擊距離遠。由于光纖損耗極低（商用石英光纖現(xiàn)已達到的損耗水平是：在1310nm波長處的損耗為0.35dB/km，在1550nm波長處的損耗為0.20dB/km，比最好的同軸電纜的

17、損耗還要低），通過光纖可使知道信息的傳輸距離更遠。（2）光纖制導是非視線指令制導，因此刻隱蔽發(fā)射，增加導彈系統(tǒng)的隱蔽能力，提高射手的戰(zhàn)場能力。（3）可實現(xiàn)遠程目標的圖像跟蹤。由于光纖傳輸頻帶極寬，導彈可通過光纜將引導頭捕獲的圖像信息傳至控制站，實現(xiàn)遠程目標的圖像跟蹤能力。（4）抗電磁干擾。光纖不受電磁波的干擾，更適于軍事用途，這是與光纖介質本質相聯(lián)系的一個重要特點，也是現(xiàn)代戰(zhàn)爭中電子對抗條件下評價現(xiàn)代武器系統(tǒng)自身生存能力的一個重要指標。（5）有更強的數(shù)據保密性。由于光纖限制了信息的傳播途徑，使信息只能在光纖內傳遞，幾乎不對外發(fā)出輻射，從而大大提高了數(shù)據傳輸?shù)谋Ｃ苄浴＃?）溫度穩(wěn)定性好、壽命長。

18、光纖的文都系數(shù)小，其傳輸特性基本不受溫度的影響。相對于其他金屬線制導導彈，光纖制導導彈的服役期可以更長。同時，光纖制導武器系統(tǒng)的缺點是作用距離近，在地面應用最多的只有10km20km，光纖的抗拉強度要達到246kg/，但目前大多數(shù)光纖的抗拉強度只有200kg/；光纖制導導彈的飛行速度最大可達300320m/s，而光纜卷盤的運轉速度目前只能做到150200m/s。2.1.3 光纖技術在雷達和微波系統(tǒng)的應用由于光纖傳輸損耗低、頻帶寬等固有的優(yōu)點，光纖在雷達系統(tǒng)的應用首先用于連接雷達天線和雷達控制中心，從而可使兩者的距離從原來的同軸電纜時的300m以內擴大到25km。用光纖作為傳輸媒體，其頻帶可覆蓋

19、X波段（812.4GHz）或Ku波段（12.418GHz）。目前X波段高頻光纖系統(tǒng)已實用化，Ku波段的寬帶微波光纖線路系統(tǒng)也有大量報道。光纖在微波信號處理方面的應用主要是光纖延遲信號處理。先進的高分辨率雷達要求損耗低、時間帶寬積大的延遲器件進行信號處理。傳統(tǒng)的同軸延遲線、聲表面波（SAW）延遲線、電荷耦合器（CCD）等均不能滿足要求。靜磁波器件和超導延遲線雖能滿足技術要求，但離實用化尚很遙遠。光纖延遲線具有損耗低（在110GHz頻段內，單位延遲時間的損耗僅0.40.1dB/ps），時間帶寬積大（達104106），帶寬寬（>10GHz）等優(yōu)點，且動態(tài)范圍大，三次渡越信號小，實現(xiàn)彼此跟蹤的延

20、遲線相當容易，而且能封裝進一個小型的封裝盒。用于相控陣雷達信號處理的多半是多模光纖構成的延遲線。目前國外光纖延遲線已進入成熟區(qū)。為提高相控陣雷達天線波束掃描的靈活性，減小初始功耗，以及精密控制所需的單元相位和幅度以實現(xiàn)低的空間旁瓣，需要對每一天線單元提供波束（相位）控制信號、極化控制信號和幅度控制信號。采用光纖高速傳輸這些控制信號，相位穩(wěn)定性好，可以大幅度減少每一有源單元的電子組件量，簡化系統(tǒng)組成，降低雷達成本，減小體積和質量。光纖技術在相控陣雷達的應用還包括用光纖延遲線在光控相控陣來打波束形成所需的相移。在電光相控陣發(fā)射機中采用集成光學進行波束形成，用光纖技術進行天線的靈活遙控，利用光纖色散

21、棱鏡技術的帶寬光纖實時延遲相控陣接收機等。其中，除光纖延遲線外，光纖耦合器、波分復用/解復用器、集成光學、偏振保持光纖、高色散光纖、光纖放大器、光纖光柵等先進的光纖元器件技術得到了廣泛的應用。2.1.4 光纖系繩武器美軍軍用機器人已于1988年開始中批量生產，年均產值達5億美元。黃線遙控戰(zhàn)車（TOV）是用一根光纜系留到基地站拖車上的高機動性多用途輪式車輛，可將各種偵查裝置、傳感器及武器送到危險戰(zhàn)區(qū)，執(zhí)行諸如偵查、探雷、清除障礙和彈藥補給等任務，車速可達3.5km/h，操作距離達1530km。如一種由Grumman公司研制的稱為Ranger（別動隊）的光纖系留車輛在試驗中成功地擊中了300m以外

22、的裝甲目標。其最高時速可達27km。由美國海軍海洋系統(tǒng)中心（NOSC）和Sandia國立研究所聯(lián)合研制的遙控飛行器（AROD）是一種用光纖系留的涵道風扇式裝置，通過電視實施偵查任務，AROD 的活動范圍達4000m。使用系留光纜的氣球載雷達偵察系統(tǒng)也得了迅速的發(fā)展，氣球升空高度6006000m，有效載荷1002000kg，持續(xù)滯空時間1030天，可起到類似高空預警機的功能。光纖遙控水下深潛器（ROV）也稱水下機器人或無人潛艇，有拖曳式和系留式兩種。通過裝備不同的設備可進行地形測繪、調查打撈沉船和墜海飛機、營救潛艇、反潛艦艇裝置布設、探測和排除水雷、自主布雷和水下誘餌等。鷹式電子擇優(yōu)誘餌是美國海

23、軍研究室開發(fā)的光纖系留實驗室開發(fā)的光纖系留無人飛行器，重量36kg，采用旋轉翼，負載能力6.5kg，計劃于1997年完成最后試驗。2.1.5 在地下核試驗中的應用光纖在核環(huán)境中有兩大優(yōu)點：（1）不受電磁脈沖等影響。（2）暴露給強輻射等的爆炸之后，幾秒鐘之內就能夠很快恢復。2.1.6 在夜視裝置中的應用軍事夜視已經是光纖技術運用的重要領域，夜視裝置大量的運用于陸軍中，它主要運用于保護目鏡、坦克的觀察系統(tǒng)、潛望系統(tǒng)、遠距離觀察管以及步槍的瞄準具等。據報道，美軍在新式的夜視裝置中加進了光纖元件來增強圖像的清晰度。這種光纖元件主要是光纖熔融面板。2.2 光纖技術在海軍軍事上的應用2.2.1 艦載高速光

24、纖網由于現(xiàn)代化的艦艇裝備有大量的通信、雷達、導航、傳感器系統(tǒng)和武器指揮系統(tǒng)等電子設備，加上其它電氣設備，因此造成了嚴重的電磁干擾、射頻干擾等問題，為此，80年代初美國海軍實施了開發(fā)大型新艦船用光纖區(qū)域網作為計算機數(shù)據總線的計劃-AEGIS(宇斯盾)計劃。1986年初，美國海軍海洋系統(tǒng)司令部又在此基礎上成立了SAFENET(能抗毀的自適應光纖嵌入網)委員會。并于1987年成立工作組指導制定了SAFENET-I和SAFENE一五兩套標準。分別于1991年1月和1992年1月完成。前者是一種軍用加強型IEEE802.5令牌環(huán)網，傳輸速率16Mb/S，后者是基于ANSI 3XT9.5 FDDI(光纖分

25、布數(shù)據接口)令牌杯網，傳輸速率100Mb/s。這些系統(tǒng)已安裝在CG-47 Aegis導彈巡洋艦、DDG 51級導彈驅逐艦、喬治·華盛頓號航空母艦等艦艇上。美國海上系統(tǒng)司令部和國防高級研究計劃局還聯(lián)合制定了利用同步光網(Sonet)、寬帶綜合業(yè)務網(B-ISDN)和異步傳輸模式(ATM)標準，開發(fā)高速光網(HSON)原型的計劃，由海軍研究實驗室(NRL)負責開發(fā)和評價，從1991年年中開始為期三年。該網利用單模光纖，傳輸速率從155Mb/S(OC-3)到2.4Gb/S(OC-48)。1992年實現(xiàn)了1.7Gb/S的第一階段目標。美國小石城號航母上的雷達數(shù)據總線傳輸容量就達到了1Gb/S

26、，并使原來重量達90噸的同軸電纜被半噸重的單模光纜所代替。艦載光纖通信系統(tǒng)將向綜合化、數(shù)字化、高速化、智能化的方向發(fā)展。它不但可以將語音、數(shù)據、圖像等不同的通信業(yè)務綜合在一起，而且可實現(xiàn)信息交換、傳輸可控制的自動化和智能化。1. 高級水下作戰(zhàn)系統(tǒng)（SUBACS-Submarine Advanced Combat System）SUBACC是美國海軍最大的艦載水下光纖通信計劃項目，該項目計劃在所有的洛杉肌688級攻擊型核潛艇和新型“三叉戟”彈道導彈潛艇中裝備光纖數(shù)據總線，將傳感器與火控系統(tǒng)接入分布式計算機網，從而大大提高潛艇的數(shù)據處理能力，這就是所謂的AN/BSY-1。據報道，整個計劃頭兩年的研

27、制開發(fā)經費為6.38億美元，生產合同預計至少20億美元。以后又在1989年以后生產的“海浪”SSN-21級攻擊型潛艇中采用通用電氣公司海戰(zhàn)部開發(fā)的AN/BSY-2綜合光纖作戰(zhàn)控制聲學系統(tǒng)。2. “尼米茲”級航空母艦的航艦雷達光纖傳輸系統(tǒng)在艦船上實現(xiàn)雷達與作戰(zhàn)情報中心之家的信息傳輸是光纖傳輸系統(tǒng)的一個典型的應用實例。比如安裝在“尼米茲”級航空母艦上的艦載雷達光纖傳輸系統(tǒng)。1987年，美國海軍在“尼米茲”級航空母艦上建造了該系統(tǒng)，其目的是為了驗證艦載雷達光纖傳輸系統(tǒng)的可行性和標準。該系統(tǒng)是一種點到點的6信道模擬線路，它把來自CV-3989雷達的數(shù)字信息和來自AN/SPS-49雷達的模擬視頻信號經多

28、模光纖（12芯）光纜傳送到AN/SPD-25G雷達顯示裝置，并將信息提供給作戰(zhàn)情報中心。其工作原理為：光發(fā)射機輸入端的信號調節(jié)器將輸入信號調整至適當?shù)拇笮?，然后再去調制LED組件（波長為840nm），LED輸出的光束經光耦合器后耦合到多芯光纜中；在光接收機端，耦合器將多芯光纜內的光束耦合到接收器件，在經輸出信號調節(jié)器后，放大和分離這些信號。艦載雷達光纖傳輸系統(tǒng)的光發(fā)射機、光接收機和光纜的主要性能參數(shù)如下：（1）光發(fā)射機光源：LED；工作波長：840nm；信噪比：60dB；輸入信號形式：線性模擬；輸出功率：40；帶寬：1kHz60Mhz。（2）光接收機光探測器：APD；工作波長：830nm；信噪

29、比：35dB；輸入信號形式：線性模擬；輸出功率：120；帶寬：1kHz120Mhz。（3）光纜類型：漸變型多模光纖；纖芯直徑62.5、包層直徑125；光纜數(shù)：12芯；重量：0.47kg/m；拉應力：68kg；衰減：4.0dB；帶寬：160MHz/km。3. 艦載自適應光纖網絡為滿足艦船在特殊環(huán)境下的通信要求，美海軍開發(fā)出一種艦載光纖通信系統(tǒng)自適應光纖網絡（SAFENET）。這是一種在光纖局域網基礎上開發(fā)出的新一代艦船通信網絡系統(tǒng)。所謂自適應網絡，是指這種網絡滿足以下要求：（1）網絡的標準化；（2）網絡的傳輸介質具有信息吞吐量大、等待時間短的優(yōu)點，以方便今后的擴容；（3）網絡能根據終端的需要和傳

30、輸距離的長短，自由選擇光纜或是電纜，因此網絡也必須同時適合于電纜或是光纜；（4）網絡要結構堅固、可重新組合、抗毀性好。2.2.2 光纖水聽器系統(tǒng)光纖水聽器是利用光纖技術探測水下聲波的器件，它與傳統(tǒng)的壓電水聽器相比，具有極高的靈敏度、足夠大的動態(tài)范圍、本質的抗電磁干擾能力、無阻抗匹配要求、系統(tǒng)“濕端”質量輕和結構的任意性等優(yōu)勢，因此足以應付來自潛艇靜噪技術不斷提高的挑戰(zhàn)，適應了各發(fā)達國家反潛戰(zhàn)略的要求，被視為國防技術重點開發(fā)項目之一。光纖水聽器的主要軍事應用為：·全光纖水聽器拖曳陣列；全光纖海底聲監(jiān)視系統(tǒng)；全光纖輕型潛艇和水面艦船共形水聽器陣列；超低頻光纖梯度水聽器；海洋環(huán)境噪聲及安靜

31、型潛艇噪聲測量。美國對這項技術的研究始于70年代末，到1992財政年度已投入超過1億美元的研究和開發(fā)經費。美國海軍研究實驗室(NRL)、海軍水下裝備中心(NUWC)、Gould公司海事系統(tǒng)分公司、和Litton制導和控制公司聯(lián)合開發(fā)了全光纖水聽器拖曳陣列(AOTA)、潛艇和水面艦船共形水聽器陣列(LWPA)等各種不同反潛應用類型的海試系統(tǒng)，經過大量海上試驗，已達可以部署的狀態(tài)。目前他們正在開發(fā)大規(guī)模(幾百個單元)的全光纖水聽器陣列系統(tǒng)及其相關技術。近十年來，美國已對全光纖水聽器及其陣列的各種應用場合都進行了試驗，試驗結果很成功。英國對水聽器的研究主要由Plessey國防研究分公司、海軍系統(tǒng)分公

32、司和馬可尼水下系統(tǒng)有限公司承擔，開發(fā)了全光纖水聽器拖曳陣列、海底聲監(jiān)視系統(tǒng)等各種不同反潛應用的海試系統(tǒng)，也進行了一系列海上試驗。2.2.3 光纖制導魚雷與光纖制導導彈一樣，光纖制導魚雷能大大改善魚雷的攻擊性能。美國海軍海洋系統(tǒng)中心試驗的光纖制導魚雷，制導距離5km，速度18節(jié)(33km/h)，進一步的試驗將達70節(jié)130km/h)，射程則將擴大到100km。其關鍵是光纜及其放線技術和先進的光纖水聽器，法國也進行了成功的光纖制導魚雷的試驗，制導距離達到了20km。2.2.4 桅桿式光電觀測裝置從80年代開始，美、英、德等國的潛望鏡制造廠商都開始研制一種不穿透潛艇耐壓船體的多功能傳感器成像系統(tǒng)，即

33、潛艇光電桅桿，它將用來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的潛望鏡，裝置90年代中、后期乃至21世紀初服役的新型潛艇。英國海軍于90年代先后建造的4艘“前衛(wèi)”級彈道導彈核潛艇采用的自防護組合式光電潛望鏡系統(tǒng)，就由光電桅桿和光學潛望鏡組成，而光電桅桿的可回轉多傳感器頭與艇內操縱控制臺之間的信息則由光纜進行傳輸。這種桅桿式光電觀測裝置還被用到了裝甲車輛及直升飛機上。2.3 光纖技術在航空航天軍事上的應用2.3.1  點對點數(shù)據傳輸和網絡應用目前已在飛機中少量使用的點對點鏈路主要用于航空電子裝置“黑盒子”之間的數(shù)據傳送。這些鏈路在F/A-18、AV-88及黑鷹直升飛機中表現(xiàn)良好，數(shù)據速率從10Mb/s100Mb/s。由于光纖系統(tǒng)價格較貴，低損耗及寬帶能力不能充分利用，因此配備數(shù)量較少，只用于存在嚴重電磁干擾和電磁脈沖問題的場合。隨著復雜性的增加，光纖數(shù)據總線的帶寬也將增加。如F