利用激光的高方向性完美版資料

激光雷達(dá)是在激光測(cè)距向多功能發(fā)展的情況下出現(xiàn)的。它不僅可以精確測(cè)距，而且可以起精確測(cè)速、精確跟蹤、警戒防撞、控制飛船會(huì)合等乍用。雷達(dá)，這個(gè)號(hào)稱國(guó)防干里眼的名稱，原意為無線電定位的英文“radar”的譯音。它經(jīng)歷了無線電雷達(dá)，超高頻雷達(dá)，微波雷達(dá)等發(fā)展階段。為了適應(yīng)現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)高精度定位的需要，有人曾提出過研制頻率更高的光雷達(dá)方案，但因普通光亮度和單色性較差的限制，使之發(fā)展遲緩。直到1960年激光問世后，才打開了光雷達(dá)的發(fā)展局面。激光的波長(zhǎng)比微被短得多，而頻率比微被卻高得。實(shí)踐表明；波長(zhǎng)越短，所需的發(fā)射天線直徑越小。比如，從地球照射到月球上一平方公里的區(qū)域，激光發(fā)射天線的直徑30厘米就夠了，麗微波天線的直徑約需幾公里，目前還造不出這么大的可轉(zhuǎn)動(dòng)天線，因此地球到月球的測(cè)距只有激光問世后才得以實(shí)現(xiàn)。實(shí)踐還表明：頻率越高，分辨力(在一定距離上分辨前后左右相鄰目標(biāo)的能力)越高，識(shí)別能力越強(qiáng)。比如，微波一般只能發(fā)現(xiàn)高大的建筑物和山丘，而激光雷達(dá)則能識(shí)別電線桿、空中電線、煙囪等小障礙物。要控制飛船在空中的交會(huì)與?？?，必須精確地測(cè)定它們之間相互位置和速度，才能使它們一個(gè)追蹤一個(gè)的逐步靠攏和會(huì)合。此時(shí)使用地面無線電雷達(dá)很因難，使用微波雷達(dá)時(shí)精度又常常達(dá)不到。但若用一臺(tái)平均功率幾十瓦的空間船載激光雷達(dá)，則可精確地探測(cè)到相距一萬多公里遠(yuǎn)的兩個(gè)飛船的距離。激光束本來發(fā)散就很小，經(jīng)發(fā)射望遠(yuǎn)鏡后光束發(fā)散角可小到干分之一度，而微波雷達(dá)最小也有幾十分之一度。波束發(fā)散小，不僅光能集中射的遠(yuǎn)，而且可進(jìn)一步提高分辨能力。比如，波束發(fā)散為1度的機(jī)載微波雷達(dá)，從1500米的上空照射到地面形成直徑約26米的圓，此圓內(nèi)的地形起伏很難分辨；但使用激光雷達(dá)在同樣高度時(shí)，地面光斑直徑僅十幾厘米，因此能分辨出地形的細(xì)節(jié)。引導(dǎo)攔擊導(dǎo)彈的時(shí)間就不多了。目前洲際導(dǎo)彈的核彈頭已發(fā)展到分導(dǎo)式多彈頭(一個(gè)母彈內(nèi)裝若干備有動(dòng)力和制導(dǎo)系統(tǒng)的子彈頭)。它的子彈能機(jī)動(dòng)飛行，各自尋找和攻擊不同的目標(biāo)。激光雷達(dá)的反導(dǎo)系統(tǒng)，由于光速比最快的欄截導(dǎo)彈還決幾十萬倍，因而可贏得很多的預(yù)警時(shí)間，使反導(dǎo)系統(tǒng)有足夠的時(shí)間對(duì)分導(dǎo)式多彈頭逐個(gè)殲滅。分辨力強(qiáng)、觀測(cè)和跟蹤精度高是激光雷達(dá)的最大優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)然，它也有局限性，比如，正由于激光方向性強(qiáng)、波束發(fā)散小，大面積搜索和監(jiān)視時(shí)就容易丟失目標(biāo)。所以它不適于用作搜索雷達(dá)。另外，由于波長(zhǎng)短，大氣成分對(duì)激光散射和吸收較微波嚴(yán)重，尤其在雨、云、霧天其作用距離短，甚至難以正常工作?？傊?，微波雷達(dá)和激光雷達(dá)可有所長(zhǎng)，應(yīng)互相補(bǔ)充。激光雷達(dá)的工作原理

激光雷達(dá)工作原理和微波雷達(dá)差不多，它是先向可能來犯的目標(biāo)方向發(fā)射激光探測(cè)信號(hào)，光波碰到目標(biāo)后被反射回來成為回波。由于回波經(jīng)歷的時(shí)間等參數(shù)變化恰好反映了接近目標(biāo)的情況和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化，所以通過測(cè)量回波信號(hào)的到達(dá)時(shí)間、頻率變化、波束所指方向等就可以確定目標(biāo)的距離、方位和速度等。測(cè)速可有兩種方法：一種是測(cè)量目標(biāo)在通過一段巳知距離前后，激光反射信號(hào)的時(shí)間差，從而可計(jì)算出目標(biāo)運(yùn)動(dòng)速度；另一種是測(cè)量由運(yùn)動(dòng)目標(biāo)上反射回來的激光信號(hào)的頻率變化的大小，間接推算出被測(cè)目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)速度。光學(xué)多普勒效應(yīng)足指發(fā)射的光波，如果遇到活動(dòng)目標(biāo)則反射信號(hào)的頻率要發(fā)生變化。二者之差叫多普勁頻率f式中：λ為發(fā)射光波長(zhǎng)。θ為目標(biāo)運(yùn)動(dòng)方向與發(fā)射光束方向的夾角。為目標(biāo)與雷達(dá)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度。

只要知道多普勒頻率大小，就可以推算出目標(biāo)對(duì)雷達(dá)的相對(duì)徑向速度。因?yàn)榧す獾念l率高，故可用于測(cè)量高速和低速。由于頻率測(cè)定精度極高，所以激光測(cè)速精度也高。比如，用氦氖激光觀測(cè)每秒一厘米的慢速運(yùn)動(dòng)目標(biāo)，由于光頻變化量(多普勒頻率)與波長(zhǎng)成反比，可以得到30千赫的頻率變化量；而若用波長(zhǎng)3厘米的微波，只能得到0.7赫的頻率變化量，顯然，數(shù)值太小很難測(cè)量。對(duì)于每秒僅干分之幾厘米的超低速運(yùn)動(dòng)目標(biāo)，微波雷達(dá)就無能為力了，而激光雷達(dá)卻能精確測(cè)定。目前，多利用氣體激光的頻率精度進(jìn)行激光多普勒測(cè)速。

激光自動(dòng)跟蹤雷達(dá)

對(duì)現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)層有意義的是激光自動(dòng)跟蹤雷達(dá)，下圖是它的組成方柜圖。它包括激光發(fā)射、接收、信息處理和數(shù)字顯示等部分。采用四棱鏡的脈沖激光跟蹤系統(tǒng)四棱錐的尖頂削平，形成一個(gè)中心平面和四個(gè)對(duì)稱側(cè)面，中心面垂直并正對(duì)反射式接收望遠(yuǎn)鏡的光軸。當(dāng)目標(biāo)位于望遠(yuǎn)鏡光軸上(正前方)時(shí)，回波光束恰好落在中心平面上，進(jìn)而傳至測(cè)距系統(tǒng)，此時(shí)四個(gè)側(cè)面則感受不到回波光束。當(dāng)目標(biāo)偏離光軸時(shí)，說明目標(biāo)不再在正前方，回波光束即偏射到棱鏡相應(yīng)的側(cè)面，并反射到對(duì)應(yīng)的光電探測(cè)器l、2、3、4中的一面上。此時(shí)產(chǎn)生誤差信號(hào)輸出，該誤差信號(hào)正好反映了目標(biāo)偏離光軸的方位變化。比如光電探測(cè)器1或3上有信號(hào)輸出，就表示目標(biāo)偏上或偏下；若2或4上有信號(hào)輸出，就表示目標(biāo)偏右成偏左。不同光電探測(cè)器的誤差信號(hào)進(jìn)入自動(dòng)跟蹤控制署時(shí)，就產(chǎn)生一個(gè)方位差值指令電信號(hào)推動(dòng)伺服系統(tǒng)，使望遠(yuǎn)鏡光軸重新對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)。這樣就實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)跟蹤。從雷達(dá)座上的經(jīng)緯刻度就能讀出目標(biāo)的方位角和仰角。當(dāng)然，除了四棱錐外還可用別的器件獲得誤差信號(hào)。

連續(xù)波激光跟蹤精度比脈沖激光跟蹤精度更高。它特別適于對(duì)火箭、導(dǎo)彈和飛機(jī)的精密自動(dòng)跟蹤。這是一種較理想的空防雷達(dá)系統(tǒng)，也是光武器不可缺少的配套系統(tǒng)。它的光電探測(cè)器常采用析象管(如圖所示)，并放在接收望遠(yuǎn)鏡的焦點(diǎn)上。析象管是利用物體的二次電子發(fā)射放大光電流的一種特殊光電倍增管。它有一個(gè)向外延伸的部分，上面裝有雙向偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)，能使從管子陰極表面發(fā)射的光電子束作水平和垂直方向的掃描，構(gòu)成圖中的一個(gè)十字花瓣圖象。管子陰極前面有個(gè)小圓孔，當(dāng)電子束掃到小孔中時(shí)，管子的陽(yáng)極便輸山一個(gè)電流脈沖；電子束連續(xù)掃描，陽(yáng)極則輸出一系列脈沖。望遠(yuǎn)鏡的光軸對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)時(shí)，陽(yáng)極輸出的脈沖序列是對(duì)稱的；若目標(biāo)偏離光軸，陽(yáng)極輸出脈沖序列就不對(duì)稱，不對(duì)稱的程度恰好反映了目標(biāo)方位變化的大小。非對(duì)稱脈沖序列進(jìn)入自動(dòng)跟蹤控制器后，即產(chǎn)生目標(biāo)方位偏差信號(hào)。通過伺服系統(tǒng)可使望遠(yuǎn)鏡光軸重新對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)。不管目標(biāo)怎樣運(yùn)動(dòng)雷達(dá)始終盯住它(即跟蹤)。采用析象管的連續(xù)激光雷達(dá)自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)激光雷達(dá)的研制

在激光雷達(dá)故研制工作中，要精心設(shè)計(jì)和認(rèn)真解決下列幾個(gè)問題。(1)發(fā)射和接收的穩(wěn)定性?！?2)微弱信號(hào)的深測(cè)。(3)抗干擾(盡管激光雷達(dá)抗干擾性能較好，但也會(huì)受干擾)。(4)系統(tǒng)內(nèi)部和外部噪音的抑制和減小。(5)增大作用距離。雷達(dá)用的激光器，一般都要求：高功率、單模式、壽命長(zhǎng)和頻率的高度穩(wěn)定性等。雷達(dá)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一定要合理，機(jī)動(dòng)靈活。激光雷達(dá)按軍事應(yīng)用的不同分為激光跟蹤雷達(dá)、激光制導(dǎo)雷達(dá)、激光顯象雷達(dá)、多普勒激光測(cè)速雷達(dá)、障礙回避雷達(dá)、氣象雷達(dá)等。其結(jié)構(gòu)有地面固定的，也有車載、機(jī)載和船載的；還有單站的、多站的和相控陣制的。按探測(cè)方式不同，又有簡(jiǎn)單直接探測(cè)和復(fù)雜的外差探測(cè)之分?？傊姆N類繁多，發(fā)展很快。

激光雷達(dá)的發(fā)展趨勢(shì)，一是小型、機(jī)動(dòng)、通用化、積木化和商品化；二是為了提高雷達(dá)精度和功能而采用光學(xué)相關(guān)技術(shù)。CO2激光就有不少優(yōu)點(diǎn)，它功率高、效率高、光束質(zhì)量好，波形可用多種方法調(diào)劑。由于它的光束寬度接近衍射極限，所以時(shí)間和空間相干性好，從而對(duì)配套的光學(xué)系統(tǒng)的準(zhǔn)直性要求也不高。另外，這種紅外激光透過霧、戰(zhàn)場(chǎng)煙霧等能力強(qiáng)，對(duì)人眼較安全。它也便于采用高靈敏度的外差探測(cè)技術(shù)提高分辨目標(biāo)的能力和探測(cè)精度。適于雷達(dá)的CO2激光器有：1.低氣壓放電CO2激光器，這種激光器連續(xù)或脈沖工作均可，適于外差法深測(cè)。已應(yīng)用于多普勒相干成象雷達(dá)。2.波導(dǎo)CO2激光器這種激光器能連續(xù)或脈沖工作，連續(xù)波振幅和頻率能調(diào)制。它特別適于多普勒目標(biāo)指示和目標(biāo)三維成像。脈沖工作時(shí)，脈沖重復(fù)串可以快到100KHz：以上，也可以慢到lKHz以下。3.TEA脈沖coz激光器這種激光器的脈沖重復(fù)率低于lKHz，峰值功率特別高，可采用相干或非相干探測(cè)，最適于測(cè)距。CO2激光雷達(dá)現(xiàn)已應(yīng)用于測(cè)距、火控、制導(dǎo)、導(dǎo)航、地形限蹤和障礙回避等方面。

目標(biāo)指示器在美國(guó)陸軍武器系統(tǒng)中占有特殊的地位。除地面觀察員使用的目標(biāo)指示器外，美國(guó)還研制了地面激光定位目標(biāo)指示器和輕便激光目標(biāo)指示器。地面固定目標(biāo)激光指示器作用距離遠(yuǎn)，可用來保護(hù)對(duì)方火器射程以外的陣地，由炮兵觀察員使用，經(jīng)改進(jìn)后也可安裝在戰(zhàn)斗車輛上。但這種目標(biāo)指示器易受對(duì)方火力的影響。作戰(zhàn)時(shí)，如需對(duì)不同距離出現(xiàn)的大量目標(biāo)實(shí)施突擊則應(yīng)設(shè)置數(shù)量較多的目標(biāo)指示器，并與炮兵火力偵察中心取得必要的聯(lián)系。

美國(guó)在80年代初期研制了一種便攜式激光目標(biāo)指示器，其體積和重量相當(dāng)于一枝沖鋒槍，供炮兵觀察員使用。此外，美國(guó)積極研制裝有激光目標(biāo)指示器和制導(dǎo)系統(tǒng)的戰(zhàn)術(shù)無人駕駛飛行器。早在1973年，在美國(guó)佛羅里達(dá)州空軍基地進(jìn)行了袖珍無人駕駛的飛行器飛行試驗(yàn)。這種飛行器整個(gè)翅膀長(zhǎng)度3.6米重40公斤，能裝載大約總重13.6公斤的兩個(gè)電視攝像機(jī)和一個(gè)激光目標(biāo)指示器。巡航速度每小時(shí)95公里，最大速度可以達(dá)到每小時(shí)135公里。激光制導(dǎo)武器的奧秘激光目標(biāo)指示器目標(biāo)指示用于對(duì)其精確定位，這在軍事上無疑也是十分重要的。如果無法在一定距離以外對(duì)要打擊目標(biāo)進(jìn)行精確定位，那么，就只能有兩種替代辦法：要么與目標(biāo)足夠靠近，以確保能準(zhǔn)確地?fù)糁兴灰淳筒捎媚撤N“鋪地毯”式的飽和轟炸，或大范圍內(nèi)進(jìn)行炮擊。很顯然，過于接近目標(biāo)將是非常危險(xiǎn)的，并會(huì)導(dǎo)致高的傷亡率；盲目轟炸或炮擊則需消耗大量武器彈藥，而對(duì)摧毀預(yù)定目標(biāo)卻未必有效。因而要求發(fā)展智能化炸彈或炮彈，以便對(duì)特定目標(biāo)精確定位，激光目標(biāo)指示器就是這類裝置中的重要組成部分。

在智能化炸彈系統(tǒng)中，來自目標(biāo)指示器的已編碼激光直指靶標(biāo)，由目標(biāo)反射的激光脈沖向各個(gè)方向上散射，并被安裝在導(dǎo)彈頭部的目標(biāo)搜索器探測(cè)，引導(dǎo)導(dǎo)彈準(zhǔn)確地?fù)糁胁⒋輾繕?biāo)。可見，這種導(dǎo)彈并非由來自指示器的激光束引導(dǎo)，因而不是駕束式制導(dǎo)。這里，激光束的編碼是非常重要的，只有目標(biāo)搜索器才能識(shí)碼，光束編碼的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是可以同時(shí)識(shí)別或指示同一區(qū)域的幾個(gè)不同目標(biāo)，它們各自具有不同編碼，以防相互干擾。

激光目標(biāo)照射器是激光半主動(dòng)尋的式制導(dǎo)系統(tǒng)的重要組成部分只有激光束照射到目標(biāo)上，才能產(chǎn)生目標(biāo)反射激光能量，尋的器上的純被動(dòng)傳感器才有可能“尋找”目標(biāo)。機(jī)載激光目標(biāo)的一部分安裝在飛機(jī)內(nèi)，一部分安裝在機(jī)翼下的吊艙所示，其中點(diǎn)內(nèi)。系統(tǒng)的原理性方框圖如圖劃線以上表示飛機(jī)內(nèi)部分，點(diǎn)劃線以下表示吊艙內(nèi)部分。在吊艙內(nèi)，電視或紅外攝象管2將采集的信號(hào)送往電處理器及偏離測(cè)量裝置3。后者給出目標(biāo)方向相對(duì)吊艙視線方向的角偏差，即目標(biāo)俯仰偏差和方位偏差。這兩個(gè)信號(hào)饋給伺服回路4以控制方位校正并穩(wěn)定瞄準(zhǔn)線使吊艙視線指向前置指示目標(biāo)。由伺服回路控制4的機(jī)電裝置5包括一個(gè)光學(xué)和意義上的萬向節(jié)，萬向節(jié)產(chǎn)生的信號(hào)S5和S6表示吊艙視線方向相對(duì)于吊艙三邊的俯仰和方位方向。插入光路中的二色反射鏡6使來自照射器7的激光束能夠沿著攝象機(jī)2接收光的方向傳播。攝象機(jī)2輸出的視頻信號(hào)送往飛機(jī)中的顯示監(jiān)控器8供駕駛員觀察相應(yīng)圖象。

下面，我們看看激光制導(dǎo)武器是如何實(shí)施攻擊的。自激光制導(dǎo)武器誕生以來，激光制導(dǎo)方式已經(jīng)發(fā)展為兩大類，即尋的制導(dǎo)和波束式自動(dòng)制導(dǎo)。激光尋的制導(dǎo)是當(dāng)瞄準(zhǔn)目標(biāo)后，由目標(biāo)指示器發(fā)射出激光照射目標(biāo)，隨即發(fā)射激光制導(dǎo)武器。制導(dǎo)武器在飛行過程中，裝在頭部的激光尋的器接收由目標(biāo)反射回來的激光信號(hào)，經(jīng)過光學(xué)系統(tǒng)將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，然后經(jīng)過處理，得出引導(dǎo)信號(hào)，使武器導(dǎo)向目標(biāo)。激光尋的制導(dǎo)又分為激光半主動(dòng)式自動(dòng)制導(dǎo)、激光全主動(dòng)自動(dòng)制導(dǎo)。激光半主動(dòng)式自動(dòng)制導(dǎo)是武器本身不裝激光目標(biāo)指示器，只裝有激光尋的器；由地面或由飛行器攜帶的激光目標(biāo)照射器發(fā)射激光束，對(duì)攻擊目標(biāo)進(jìn)行激光照射，而被制導(dǎo)的武器上的激光尋的器自動(dòng)跟蹤從目標(biāo)反射回來的激光信號(hào)，順藤摸瓜，最終將目標(biāo)擊毀。激光制導(dǎo)武器的奧秘彈體半主動(dòng)式激光制導(dǎo)導(dǎo)引頭控制侖45678123構(gòu)造：A）激光照射器B）導(dǎo)彈發(fā)射器C）裝有“尋的器”的導(dǎo)彈1--濾光器；2--透鏡；3--光敏元件；4--放大器5--計(jì)算器；6--自動(dòng)駕駛儀；7--舵面伺服儀８－電源彈體導(dǎo)引頭控制侖456781231--濾光器；2--透鏡；3--光敏遠(yuǎn)件；4--放大器5--計(jì)算器；6--自動(dòng)駕駛儀；7--舵面伺服儀。四象限器導(dǎo)彈保特原飛行方向發(fā)出糾偏信號(hào)，改變導(dǎo)彈飛行方向，指向目標(biāo)。發(fā)出糾偏信號(hào)，改變導(dǎo)彈飛行方向，指向目標(biāo)。半主動(dòng)式激光制導(dǎo)過程是目前較成熟的一種激光制導(dǎo)方式，多用于對(duì)付地面目標(biāo)。如激光制導(dǎo)炸彈、炮彈、空地導(dǎo)彈等。全主動(dòng)式制導(dǎo)激光照射器與目標(biāo)尋的器均裝在導(dǎo)彈彈體上。作戰(zhàn)時(shí)，激光照射器向目標(biāo)照射激光，目標(biāo)尋的器接收目標(biāo)反射來的激光信號(hào)，將導(dǎo)彈導(dǎo)向目標(biāo)。激光制導(dǎo)激光波束（駕束）制導(dǎo)制導(dǎo)原理：裝置：A--激光照射器；B--導(dǎo)彈發(fā)射器；C--尾部帶有激光接收器的制導(dǎo)導(dǎo)彈。ACBC

利用激光控制炸彈、炮彈、導(dǎo)彈，使這之“長(zhǎng)上眼睛”，盯住目標(biāo)，窮追不舍，直到將它消滅。AAAA激光駕束制導(dǎo)優(yōu)點(diǎn)：系統(tǒng)小巧、輕便、適用于單兵使用；缺點(diǎn)：技術(shù)難度大。B激光器向目標(biāo)照射激光導(dǎo)彈發(fā)射器發(fā)射導(dǎo)彈，導(dǎo)彈尾部激光接收器接收激光束信號(hào)，依接收的信號(hào)強(qiáng)弱使導(dǎo)彈保特在激光束中，直至命中目標(biāo)。激光全主動(dòng)式自動(dòng)制導(dǎo)是把激光目標(biāo)照射器和激光尋的器裝在同一件武器上，目標(biāo)照射器不斷地向目標(biāo)發(fā)射激光束，尋的器自動(dòng)接收從目標(biāo)反射回來激光信號(hào)，并通過自動(dòng)控制系統(tǒng)，引導(dǎo)武器準(zhǔn)確地奔向目標(biāo)。主動(dòng)式制導(dǎo)的抗干擾能力強(qiáng)，因?yàn)榧す馐哪芰亢苄?，足以保障引?dǎo)導(dǎo)彈而敵人又很難發(fā)現(xiàn)。當(dāng)武器偏離目標(biāo)時(shí)，武器上的光電探測(cè)器便會(huì)迅速感覺出來，得出武器與波束的偏離角度，然后發(fā)出修正信號(hào)，引導(dǎo)武器飛向目標(biāo)。激光制導(dǎo)武器有許多與眾不同的地方。一是精度高。激光制導(dǎo)炸彈的命中精度只有3-6米，而常規(guī)的炸彈命中精度為300米左右，精度提高了近百倍，比用計(jì)算機(jī)控制投放的普通炸彈命中率還要高50倍。

二是抗干擾能力強(qiáng)。由于激光有極強(qiáng)的方向性，而且頻率極高，不僅通常的電磁波無法干擾、破壞，就是天空中電磁雜波、地球兩極上空極光的閃爍等，對(duì)激光制導(dǎo)也不起作用。

激光制導(dǎo)炸彈是由普通航空炸彈“嫁接”上激光導(dǎo)引頭和控制部件，經(jīng)過認(rèn)真的改裝而成的。可見激光制導(dǎo)炸彈是乘駕激光束飛行的“靈巧炸彈”。在所有激光制導(dǎo)武器中，最先應(yīng)用于戰(zhàn)場(chǎng)的就是激光制導(dǎo)炸彈，它可以從高空進(jìn)行投擲，從而有效地減少了載彈飛機(jī)可能遭到的敵低空防空兵器的打擊。

激光制導(dǎo)炸彈中最早的一代是“鋪路”型，也叫“寶石路”，它是在美國(guó)研制生產(chǎn)的。1961年，也就是世界上第一臺(tái)激光器出現(xiàn)的第二年，美國(guó)在“紅石”兵工廠開始研究制造方案，1964年制成試驗(yàn)樣彈。在60年代的越南戰(zhàn)爭(zhēng)中，美軍就曾用重900公斤的MK-84通用型“鋪路”激光制導(dǎo)炸彈，進(jìn)行了作戰(zhàn)試驗(yàn)和鑒定。1967年，在轟炸越南北方軍事重要目標(biāo)過程，成為命中精度最高的炸彈。美軍為了摧毀靠近河內(nèi)的清化大橋中，曾先后出動(dòng)6000架次飛機(jī)，投彈數(shù)千噸，損失了18架飛機(jī)，但仍未能傷著該橋的筋骨。后來，美軍將剛研制出來不久的激光制導(dǎo)武器派上了用場(chǎng)。乘駕激光束的“靈巧炸彈”引信工作原理是利用目標(biāo)與背景之間明顯的對(duì)比性來鑒別目標(biāo)的存在。它不斷接收來自目標(biāo)的信號(hào)（目標(biāo)自身轉(zhuǎn)射或被它反射），當(dāng)信號(hào)強(qiáng)度達(dá)到一定程度(距離遠(yuǎn)強(qiáng)度弱，距離近強(qiáng)度大，因此強(qiáng)度大小反映彈和目標(biāo)的交會(huì)狀態(tài)），該信號(hào)就接通引信的起爆電路，進(jìn)而引發(fā)彈丸爆炸。引信裝置若是接收無線電信號(hào)就叫無線電引信；若是接收紅外線或激光，就分別叫紅外線引信和激光引信；此外還有聲引信、磁引信等。實(shí)際上，引信和制導(dǎo)有許多共同點(diǎn)，所不同的是接收信號(hào)若用作制導(dǎo)信息就是制導(dǎo)，若用作引爆彈丸就是引信。因此，引信也有所謂主動(dòng)式、半主動(dòng)式之分。另外還有被動(dòng)式引信，響尾蛇導(dǎo)彈的紅外線引信就是典型實(shí)例。若紅外信號(hào)來自敵機(jī)尾噴口的紅外輻射，則彈丸采取尾追攻擊方式。不過激光引信目前多為主動(dòng)或半主動(dòng)工作方式。

無線電近炸引信目前應(yīng)用較多，但它的電波信號(hào)很容易被對(duì)方察覺和截獲，像半導(dǎo)體收音機(jī)大小的干擾機(jī)就足以使引信早炸(不該炸時(shí)提前炸)或瞎火(該炸時(shí)又不炸)。此外，它的保密抗干擾能力也差，致使定位精度較低，影響最佳炸點(diǎn)成炸高的精確控制。早炸，在紅外引信中亦較難處理，因?yàn)榉沧陨頊囟雀哂诮^對(duì)零度(-273℃)的物體，都產(chǎn)生程度不同的紅外線輻射，煙、火光、陽(yáng)光等都會(huì)有較強(qiáng)的紅外線成分。響尾蛇導(dǎo)彈若正對(duì)太陽(yáng)發(fā)射(敵機(jī)常誘使你這樣發(fā)射)，早炸幾率很高就是這個(gè)道理。尤其地面比空中和海面上背景復(fù)雜，所以很少看到地面采用紅外線引信。但激光卻由于它的單色性和方向性好而保密抗干擾；同時(shí)方向性好又使引信定位精度大大提高；高亮度提高了引信靈敏度；并且便于和激光雷達(dá)等協(xié)同作戰(zhàn)。隨著激光技術(shù)的發(fā)展，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、輕小的半導(dǎo)體激光器為激光引信的工程實(shí)施提供了方便。比如，室溫下單異質(zhì)結(jié)砷化鎵激光器的激發(fā)閾值己降至15安培以下，配套的晶體閘流管、硅光電探測(cè)器等均有很大發(fā)展。地對(duì)空和空對(duì)地以及地對(duì)地激光引信各國(guó)正在研制。當(dāng)然，激光引信也不適于全天侯作戰(zhàn)，它受氣象條件影響大。

激光引信目前大多采用主動(dòng)式，下圖為其原理框圖。激光發(fā)射裝置與接收裝置均置于彈九頭部。發(fā)射部分由激光器和發(fā)射裝置組成，激光朝著目標(biāo)發(fā)射后，碰到目標(biāo)而被漫反射(大多數(shù)目標(biāo)表面相對(duì)鏡面較粗糙，屬漫反射體)，其中的一部分就沿原路返回，進(jìn)入激光接收系統(tǒng)，光電器件將光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)。由于信號(hào)一般很微弱，所以必須由電子線路放大，并進(jìn)行波形整形和真?zhèn)巫R(shí)別等等，才能獲得有用信號(hào)。當(dāng)彈充接近目標(biāo)到最佳炸點(diǎn)時(shí)，信號(hào)強(qiáng)度就達(dá)到一定程度，從而使執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行起爆任務(wù)。保險(xiǎn)和自炸機(jī)構(gòu)是引信獨(dú)有的。在發(fā)射前的整個(gè)勤務(wù)處理及剛發(fā)射后一定距離內(nèi)，由保險(xiǎn)機(jī)構(gòu)斷開起爆電路以保證安全。當(dāng)彈丸飛離發(fā)射陣地一定距離后，保險(xiǎn)自動(dòng)解脫，使引信處于臨爆狀態(tài)。自炸機(jī)構(gòu)是一旦末捕獲或丟失目標(biāo)以及引信失靈后，引爆彈丸自毀，以免彈丸落入敵人手中。主動(dòng)式激光引信方框圖

激光引信若設(shè)計(jì)不合理或考慮不周，同樣會(huì)影響抗干擾。盡管激光的抗干擾能力較強(qiáng)，而這個(gè)問題對(duì)引信性能卻極端重要。其影響因素主要有兩方面：外來干擾信號(hào)和引信系織內(nèi)部的隨機(jī)噪音信號(hào)。為了確保引信可靠作用和提高抗干擾能力，可從下列三方面采取措施。(1)窄視場(chǎng)發(fā)射，激光發(fā)放免最好控制在1度以下。砷化鎵激光發(fā)散角在所有激光中最大，約15-20度。必須精心設(shè)計(jì)發(fā)射望遠(yuǎn)鏡。(2)接收部分采用窄通帶濾光片性能要穩(wěn)定以減少引信作用距離的散布。光電器件更應(yīng)嚴(yán)格篩選，光譜響應(yīng)要靈敏，噪聲要低，在貯存、運(yùn)輸和使用中性能必須穩(wěn)定。(3)在電子線路上采取·系列專門措施。引信發(fā)展動(dòng)向之一是“積木化”，如同積木玩具，有若干標(biāo)準(zhǔn)件，不同要求挑選相應(yīng)的標(biāo)維件裝配即可。由于積木化具有多變性，能適應(yīng)各種戰(zhàn)術(shù)技術(shù)要求而靈活機(jī)動(dòng)。激光引信和激光制導(dǎo)結(jié)合是近JL年提出的一種新穎設(shè)計(jì)思想。它能使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化、零部件充分利用、成本降低。二、激光遙控引燃引烴

電視機(jī)若帶有遙控開關(guān)，那么它的開啟與關(guān)閉、換臺(tái)、調(diào)音量等就可以通過遙控解決，只要手握類似袖珍收音機(jī)大小的遙控器，坐在幾米以外就可以隨心所欲地控制調(diào)節(jié)。激光遙控引燃引爆與此類似，比如公路橋梁上設(shè)防的地雷，可以在幾千米以外，通過不可見的激光束在最佳時(shí)刻非常可靠地遙控起爆，對(duì)人員的安全不存在任何危險(xiǎn)。如果給激光束“打上”特殊的記號(hào)，即編上密碼時(shí)，起爆裝置就只接受這種密碼的指令，其他一概“拒之門外”。那么遙控起爆就可以說是絕對(duì)可靠。這種就叫激光編碼遙控引燃引爆。(一)激光遙控引隙引爆的優(yōu)點(diǎn)當(dāng)然，遙控引燃引爆也可以通過無線電信號(hào)。但與之相比較，由于激光束方向性好、亮度高、單色住好，激光相對(duì)無線電遙控引爆就有如下優(yōu)點(diǎn)：(1)抗干擾能力強(qiáng)元線電信號(hào)分行空間范圍大，易被對(duì)方發(fā)現(xiàn)干擾。激光束相反，發(fā)散很小，抗干擾能力強(qiáng)，因此作用可靠。(2)激光發(fā)射一般都采用望遠(yuǎn)系統(tǒng)，而望遠(yuǎn)系統(tǒng)通過合理設(shè)計(jì)同時(shí)又可用于對(duì)敵情的觀察，利于掌握最佳引爆時(shí)機(jī)，充分發(fā)揮爆炸的威力。(3)假如兩種引爆裝置體積重量相同，那么激光遙控距離可遠(yuǎn)些，使人員更易隱蔽、更安全。(二)激光遙控的引燃引爆裝置激光編碼遙控引燃引瀑裝置主要由激光編碼發(fā)射部分、接收解碼和給出引爆指令三部分組成。激光的發(fā)射通常是利用望遠(yuǎn)系統(tǒng)，遠(yuǎn)離爆炸現(xiàn)場(chǎng)。激光器可以是固體釹激光，也可以是砷化鎵半導(dǎo)體激光。它們都可發(fā)射不可見的近紅外激光，不易暴露，隱蔽性好。激光編碼簡(jiǎn)單易行的辦法是在單位時(shí)間內(nèi)規(guī)定激光脈沖發(fā)射的個(gè)數(shù)、一定的脈沖寬度和脈沖間隔。比如一秒鐘內(nèi)發(fā)射5個(gè)脈沖，脈沖寬度為50毫秒，脈沖間隔為150毫秒，那么接收部分只接收具有這種特征的遙控激光信號(hào)。這種信號(hào)即編過碼的信號(hào)，而每秒5個(gè)脈沖，50毫秒脈寬、150毫秒脈沖間隔即“密碼”。當(dāng)然，此密碼視需要可以隨時(shí)變更，以防被對(duì)方發(fā)現(xiàn)干擾。

接收裝置遠(yuǎn)離發(fā)射地，但離設(shè)防的雷區(qū)要近，中間通過隱蔽的導(dǎo)線同所埋設(shè)的地雷一一相連，以便傳送引爆指令。激光編碼信號(hào)由光學(xué)系統(tǒng)接收，通過光電器件將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。光電器件對(duì)激光波長(zhǎng)是有選擇性的，假如發(fā)射的是砷化鎵激光，一定要選用對(duì)波長(zhǎng)0.84-0.91微米激光響應(yīng)最敏感的光電器件；若是釹激光，那么就要選用對(duì)波長(zhǎng)1.06微米激光響應(yīng)最敏感的光電器件，當(dāng)然，這里有個(gè)匹配關(guān)系。反過來這出可以對(duì)發(fā)射來的激光是不是我方的信號(hào)進(jìn)行判斷識(shí)別。若是我方的信號(hào)，讓它進(jìn)人解碼電路，經(jīng)過放大、整形、計(jì)數(shù)等進(jìn)一步識(shí)別解碼。根據(jù)上述的編碼方案，解碼具體可以這樣進(jìn)行。打個(gè)比方說：電路中設(shè)置三道“門”，電信號(hào)若每秒5個(gè)脈沖第一道門就可打開，讓它通過若信號(hào)脈寬不長(zhǎng)不短恰好50毫秒，那么第二道門也可打開，若脈沖間隔剛好150毫秒，則第三道門也打開?？梢钥闯觯N編碼若有一種不對(duì)，信號(hào)都通不過去，這叫三級(jí)保險(xiǎn)。它可以大大提高引燃引爆的穩(wěn)定可靠。編碼和解碼的方案形式很多，這不過是其中的一種。

經(jīng)過解碼和識(shí)別，接收部分判斷確是我方的指令信號(hào)，通過高壓發(fā)生器立即產(chǎn)生一個(gè)引爆地雷所需的引爆電信號(hào)，經(jīng)導(dǎo)線傳給每個(gè)地雷上的電雷管，從而引發(fā)地雷爆炸。上述這些過程實(shí)際上在一瞬間就全部完成。(三)激光編碼遙控引爆的應(yīng)用(1)現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中防御部隊(duì)對(duì)預(yù)設(shè)的雷區(qū)遠(yuǎn)程及時(shí)準(zhǔn)確可靠的遙控引爆。工兵開山炸石等施工中遠(yuǎn)程安全可靠爆破等。(2)軍事演習(xí)和訓(xùn)練中模擬爆炸燃燒，遙控炸點(diǎn)的遠(yuǎn)程顯示與觀測(cè)等，這可以大大節(jié)省人力物力而形象逼真。不過，由于激光自身的特點(diǎn)和受氣象條件影響大的限制，它還不適于光路上有遮擋物的場(chǎng)合。另外在遇到陰雨或灰塵煙霧很大的時(shí)候，其遙控距離大大減小，效果變差。

70年代，隨著激光性能的不斷送高，國(guó)外又提出了用激光直接引爆的爆炸裝置，英文縮寫為“LEED”，比EWD更安全可靠。這是因?yàn)?，不論靜電場(chǎng)、還是射頻場(chǎng)對(duì)激光束毫無影響，由于激光的許多獨(dú)特性能，不僅作用可靠，而且彈上結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單輕小，占空間少，主裝藥可以增加而提高彈丸威力。美國(guó)加利福尼亞工藝研究院曾測(cè)定了22種藥劑(起爆藥、點(diǎn)火藥、延期藥、煙火劑、猛炸藥和推進(jìn)劉)對(duì)激光的敏感度(簡(jiǎn)稱激光感度，定義為藥劑起爆所須的臨界激光能量)，發(fā)現(xiàn)猛炸藥中的泰安對(duì)激光最敏感，而猛炸藥是許多彈丸的主裝藥，其次點(diǎn)火藥和延期藥等也比較額感。這就從實(shí)驗(yàn)肯定了該方案實(shí)現(xiàn)的可能性。接著美國(guó)匹加丁尼兵工廠等通過大量試驗(yàn)，證明猛炸藥確實(shí)容易直接被光能起爆，只不過要求光能必須是一個(gè)強(qiáng)脈沖，比如，光束聚焦10-2毫米平方的面積上，希望溫升為1200℃，壓力達(dá)104kg／cm2。顯然，高能檄光完全可以滿足此要求。從而肯定丁實(shí)現(xiàn)的現(xiàn)實(shí)性。

激光直接起爆目前比較現(xiàn)實(shí)的一種方案是傳統(tǒng)的電雷管由激光雷管取代。所謂激光雷管就是指裝有光學(xué)透鏡和起爆藥的一種光雷管。透鏡將射來的激光束聚焦，其焦點(diǎn)落在起爆藥上，因焦點(diǎn)處高溫、高壓的作用而使起爆藥爆炸，進(jìn)而引發(fā)主裝藥瀑作。這種透鏡以采用半球型的較好，因?yàn)樗劢剐Ч?，光能損失小，使雷管結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，敏感度提高。激光射束與其雷管之間常用光導(dǎo)纖維相連。激光直接起爆的技術(shù)關(guān)鍵是增大藥劑表面對(duì)激光能的吸收率，減小反射變，提高藥劑的敏感度。經(jīng)試驗(yàn)，激光的敏感氏起爆藥比炸藥、煙火劑等要高幾個(gè)數(shù)量級(jí)。激光直接起爆是一個(gè)合有多種作用的復(fù)雜過程，包括熱效應(yīng)，光壓沖擊波作用，光化學(xué)反應(yīng)等。目前大多數(shù)人認(rèn)為，當(dāng)激光功率密度小于106瓦／cm2時(shí)，以熱效應(yīng)為主，伴有其他效應(yīng)；當(dāng)大于108瓦／cm2時(shí)，以沖擊波作用為主，伴有其他效應(yīng)。

激光直接起爆，同前基本都采用脈沖激光短射。具體的有：紅寶石激光、YAG激光和釹玻璃激光器等。YAG激光直接起爆裝置國(guó)外已應(yīng)用于大型導(dǎo)彈、魚雷和宇航方面。雷達(dá)用的激光器，一般都要求：高功率、單模式、壽命長(zhǎng)和頻率的高度穩(wěn)定性等。(4)系統(tǒng)內(nèi)部和外部噪音的抑制和減小?！?=?△L/L光纖陀螺信號(hào)檢測(cè)理論和方法是隨光纖陀螺光學(xué)系統(tǒng)的發(fā)展而發(fā)展的，基本原理是微弱信號(hào)檢測(cè)技術(shù)，一般有兩種實(shí)現(xiàn)方法：1)基于正弦波調(diào)制原理的檢測(cè)方法；因此，引信也有所謂主動(dòng)式、半主動(dòng)式之分。電視機(jī)若帶有遙控開關(guān)，那么它的開啟與關(guān)閉、換臺(tái)、調(diào)音量等就可以通過遙控解決，只要手握類似袖珍收音機(jī)大小的遙控器，坐在幾米以外就可以隨心所欲地控制調(diào)節(jié)。對(duì)于邊境要塞、關(guān)卡路口、彈藥庫(kù)、保密室、保險(xiǎn)柜等要害地區(qū)和部位的封鎖可以采用多種方法，但以看不見、摸不著的激光射束封鎖更好。激光遙控引燃引爆與此類似，比如公路橋梁上設(shè)防的地雷，可以在幾千米以外，通過不可見的激光束在最佳時(shí)刻非?？煽康剡b控起爆，對(duì)人員的安全不存在任何危險(xiǎn)。這是因?yàn)?，不論靜電場(chǎng)、還是射頻場(chǎng)對(duì)激光束毫無影響，由于激光的許多獨(dú)特性能，不僅作用可靠，而且彈上結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單輕小，占空間少，主裝藥可以增加而提高彈丸威力。采用析象管的連續(xù)激光雷達(dá)自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)整個(gè)激光器可以做得很小，又能用干電池作激發(fā)電源，所以用的場(chǎng)所最多。因?yàn)轱w行器高速運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于多種因素影響，航向經(jīng)常會(huì)偏離正確方向。若2或4上有信號(hào)輸出，就表示目標(biāo)偏右成偏左。圍墻最好是直線形，比如三角形、正方形、矩形等，這里是2A→2D→2C→2D→2A所圍的矩形，這樣折轉(zhuǎn)光路用的設(shè)備較少。它能從空中辨別地面凸起的公路、樹木和機(jī)場(chǎng)跑道旁邊不易看清的壕溝或者探測(cè)復(fù)蓋著白雪的地面高低。Laser激光警衛(wèi)光電探測(cè)器夜色降臨，海面上有一無形的，視而不見，觸而不覺的哨兵--紅外激光探測(cè)器監(jiān)視著海面，當(dāng)有不速之客到來，光線擋斷，光電探測(cè)器探測(cè)不到激光而進(jìn)行聲光報(bào)警Laser激光封鎖報(bào)警囂一、激光封鎖報(bào)警原理對(duì)于邊境要塞、關(guān)卡路口、彈藥庫(kù)、保密室、保險(xiǎn)柜等要害地區(qū)和部位的封鎖可以采用多種方法，但以看不見、摸不著的激光射束封鎖更好。因?yàn)樗Ｃ?、抗干擾性好，激光射束細(xì)而直，方向性好，一般很難發(fā)現(xiàn)它。脈沖激光通過編碼能有效地識(shí)別和排除干擾。整個(gè)裝置的體積可以縮小到照相機(jī)那樣大小，重量不到一公斤。封鎖的距離從幾米到幾十公里以上，通常都是在敵人闖人必經(jīng)的位置上，設(shè)置一道或幾道不可見的紅外激光封鎖線。闖入者一旦遮擋了光線，設(shè)在值班室的報(bào)警顯示裝置就會(huì)立即以聲響和燈光圖案報(bào)警，提醒守衛(wèi)者注意并采取措施。所以大家稱它為激光封鎖報(bào)警器。激光封鎖報(bào)管器的工作原理如下圖的方框圖所示。它基本分為現(xiàn)場(chǎng)和值班室兩大部分。

砷化鎵半導(dǎo)體激光在室溫下是波長(zhǎng)0.84微米的不可見近紅外激光，脈沖輻射。它可以產(chǎn)生高峰值功率，能量轉(zhuǎn)換效率也比較高。整個(gè)激光器可以做得很小，又能用干電池作激發(fā)電源，所以用的場(chǎng)所最多。它的光束雖然發(fā)放較大，但可以用光學(xué)發(fā)射望遠(yuǎn)鏡或透鏡將發(fā)散角壓縮準(zhǔn)直后經(jīng)發(fā)射裝置再射出去，以便傳的較遠(yuǎn)。激光射束穿過被封鎖的區(qū)域，仔像一道無形的線一樣，由激光接收裝置接收，再經(jīng)光電轉(zhuǎn)換如硅光電二極管將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。它由一根較長(zhǎng)的傳輸線從現(xiàn)場(chǎng)傳至值班室。光電轉(zhuǎn)換來的電信號(hào)一般很弱，推不動(dòng)警報(bào)器動(dòng)作，所以要由電子放大處理電路進(jìn)行放大處理和真?zhèn)巫R(shí)別，然后再輸送給報(bào)警顯示裝置。報(bào)警除了以聲響和燈光圖象顯示報(bào)警外，有的還可把闖人人數(shù)、次數(shù)，是進(jìn)還是出顯示出來。最新式的還配有夜視和電視錄相裝置，連闖入者的動(dòng)作、面容、形象都一清二楚。二、激光封鎖報(bào)警的實(shí)施方案關(guān)于用激光束封鎖報(bào)警的實(shí)施方案多種多樣，現(xiàn)將常用的幾種介紹如下。(1)激光發(fā)射和接收可以分開如圖中的方框圖那樣。它們也可以合為一體，在合為一體時(shí)光要來回定一趟才行，如下圖(a)所示，否則收不到信號(hào)。要求光束能夠沿原路返回，就要安裝一直角全反射棱鏡，這種棱鏡的結(jié)構(gòu)可以使射來的光沿原路返回。至于射來的光是否垂直入射無關(guān)緊要。但若采用反射鎊反光，不垂直人射時(shí)，就不能保證反射光沿原路返回。(2)如果需要封鎖的距離很長(zhǎng)，比如國(guó)境線，可以來用中繼轉(zhuǎn)接的辦法。下圖(b)所示的激光射束先傳至中繼1站，中繼1站接收到光束后，將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)并放大到足夠強(qiáng)度。然后控制站上的激光器發(fā)射同樣波長(zhǎng)的激光束。對(duì)光束的調(diào)制編碼最好變一下，然后傳至中繼2站。依次類推，直到終端接收器為止。變化編碼的目的是為清楚區(qū)分闖入者遮斷光束的大體區(qū)間范圍。采用中繼轉(zhuǎn)接可以彌補(bǔ)光能長(zhǎng)距離傳播時(shí)的各種衰減。3)當(dāng)需要顯示遮斷光線是出還是進(jìn)時(shí)，必須用兩條以上的光線同時(shí)封鎖，如下圖(c)所示。若光路1先被遮斷，即闖入；若光線2先被遮斷，即闖出。

(4)若要求圍繞某一區(qū)域進(jìn)行封鎖時(shí)，可以設(shè)置所謂的“光子圍墻”，如上圖(d)和要求封鎖2A→2B→2C→2D→2A所圍繞的區(qū)域。圍墻最好是直線形，比如三角形、正方形、矩形等，這里是2A→2D→2C→2D→2A所圍的矩形，這樣折轉(zhuǎn)光路用的設(shè)備較少。當(dāng)圍墻需要多處改變光路時(shí)，可以采用平面反射鏡或棱鏡折轉(zhuǎn)。圖中A、B、C、D分別表示四個(gè)不同位置和方向的闖入。每一方向位置有相應(yīng)的激光器1、接收器2、報(bào)警系統(tǒng)3與之相對(duì)應(yīng)。比如A方向位置的聞人，則相應(yīng)的激光器1A、接收器2A、報(bào)警系統(tǒng)3A與之對(duì)應(yīng)將首先發(fā)出警報(bào)等，這樣是為了便于區(qū)分闖入者究竟是從哪個(gè)方向聞人的，便于盡快采取有力措施。

不同目標(biāo)，如樹葉、飛鳥、人、卡車等的闖入，可根據(jù)它們各自的體積大小不同，運(yùn)動(dòng)速度不同，所以遮斷光束持續(xù)的時(shí)間也不同，就可以對(duì)它們區(qū)分。但一定要在電子放大線路中加上一個(gè)處理識(shí)別環(huán)節(jié)才成。例如，激光器每秒鐘發(fā)射20個(gè)激光脈沖，人步行遮斷光束的持續(xù)時(shí)間若為0.5s，那么接收器只對(duì)中斷l(xiāng)5個(gè)脈沖的信號(hào)才響應(yīng)。而其他目標(biāo)遮斷光束的脈沖個(gè)數(shù)一般總大于或小于人遮斷的光脈沖個(gè)數(shù)15。4）激光偵察“室內(nèi)講話，墻外有耳”激光竊聽技術(shù)

當(dāng)窗玻璃不很厚，在密室內(nèi)談話時(shí)，產(chǎn)生的聲波會(huì)引起窗玻璃的微微振動(dòng)。不同談話產(chǎn)生的聲波不同，引起的振動(dòng)也不同。窗玻璃不同的振動(dòng)能調(diào)制射到它上面的激光束，使之反射光束載上了談話內(nèi)容的信息。若在被窗玻璃反射回來的光束的光路中放上一個(gè)合適的光信息接收器，便能探測(cè)到迭加在反射光束上的談話內(nèi)容。激光竊聽器經(jīng)常是設(shè)置在窗外，采用不可見的紅外激光就可“聽”到談話的內(nèi)容。一般它不需要在被竊聽的密室內(nèi)裝什么東西，因而非常秘密，被竊聽者很難察覺和發(fā)現(xiàn)。激光竊聽器常設(shè)置在被竊聽的屋外對(duì)著窗子的位置上。它有兩種主要構(gòu)型；離軸型和同軸型。不管那種構(gòu)型，都必須要有向窗玻璃連續(xù)發(fā)射激光束的激光器和接收被窗玻璃反射回來的光束的接收器。在所有激光制導(dǎo)武器中，最先應(yīng)用于戰(zhàn)場(chǎng)的就是激光制導(dǎo)炸彈，它可以從高空進(jìn)行投擲，從而有效地減少了載彈飛機(jī)可能遭到的敵低空防空兵器的打擊。激光編碼簡(jiǎn)單易行的辦法是在單位時(shí)間內(nèi)規(guī)定激光脈沖發(fā)射的個(gè)數(shù)、一定的脈沖寬度和脈沖間隔。飛行器上一般的陀螺最基本的構(gòu)件就是一個(gè)高速旋轉(zhuǎn)(每秒上萬轉(zhuǎn))的“飛輪”。激光器、探測(cè)系統(tǒng)與飛行器固接為一體，當(dāng)飛行器航向正確時(shí)，環(huán)形激光器不轉(zhuǎn)，顯然兩路光走的路程相等；脈沖激光測(cè)距原理與微波測(cè)距類似，激光對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)發(fā)射后，當(dāng)其碰到目標(biāo)后就被反射，其中沿原路返回的激光被專門的接收器接收。如振蕩頻率f＝3ⅹ107赫，f即每秒振蕩產(chǎn)生的電脈沖個(gè)數(shù)，那么產(chǎn)生一個(gè)電脈沖經(jīng)歷的時(shí)間t1＝1／f，在tl時(shí)間內(nèi)光行進(jìn)的距離l為(3)由于反應(yīng)快，從接通到工作僅需30秒鐘，只要一打開開關(guān)就能瞬時(shí)投入工作，而使用機(jī)電陀螺時(shí)，由于必須加熱，熱穩(wěn)定及平臺(tái)校淮等過程，一姬需要10-30分鐘準(zhǔn)備時(shí)間。目前洲際導(dǎo)彈的核彈頭已發(fā)展到分導(dǎo)式多彈頭(一個(gè)母彈內(nèi)裝若干備有動(dòng)力和制導(dǎo)系統(tǒng)的子彈頭)。對(duì)光束的調(diào)制編碼最好變一下，然后傳至中繼2站。下面，我們看看激光制導(dǎo)武器是如何實(shí)施攻擊的。對(duì)開環(huán)系統(tǒng)，則主要是檢測(cè)出由于光纖環(huán)旋轉(zhuǎn)而引進(jìn)的相位變化，為獲得大動(dòng)態(tài)范圍和好的標(biāo)度因數(shù)線性度，還必須對(duì)開環(huán)輸出信號(hào)進(jìn)行處理或建立閉環(huán)系統(tǒng)。若設(shè)S為閉合三角形面積，c為光速，Ω為飛行器旋轉(zhuǎn)角速度，用簡(jiǎn)單的幾何關(guān)系不難導(dǎo)出：所以它不適于用作搜索雷達(dá)。，多用于對(duì)付地面目標(biāo)。地面固定目標(biāo)激光指示器作用距離遠(yuǎn)，可用來保護(hù)對(duì)方火器射程以外的陣地，由炮兵觀察員使用，經(jīng)改進(jìn)后也可安裝在戰(zhàn)斗車輛上。氣體激光管兩端均可以輸出激光，分別沿順時(shí)針和反時(shí)針方向行進(jìn)，并構(gòu)成閉合回路(圖中箭號(hào)所示)，兩路光通過半透半反射器(合光器)射入一種基于外差探測(cè)原理的光電探測(cè)器上。離軸型中的激光器和接收器既可以靠攏，也可以分開。談話聲引起窗玻璃的振動(dòng)使反射光束得到位相調(diào)制。接收器通過探測(cè)反射光束的振幅變化而實(shí)現(xiàn)竊聽。它的優(yōu)點(diǎn)是容易調(diào)整，但靈敏度較低。離軸型激光竊聽系統(tǒng)同軸型激光竊聽系統(tǒng)

同軸型靈敏度較高，但調(diào)整較困難。工作時(shí)，調(diào)整激光器使發(fā)射的激光束與窗玻璃垂直，在光路上與光束成45°角放置一塊半透半反射鏡(它使發(fā)射光束透過而射在窗玻璃上，又把從窗玻璃上反射回來的光束反射到接收器)，接收器光軸與發(fā)射光束垂直。由于發(fā)射光束與反射光束符合相干條件而相干，其干涉圖樣被半透半反射鏡反射用在接收器的光電二極管土。當(dāng)窗玻璃振動(dòng)位移為發(fā)射光的半個(gè)波長(zhǎng)時(shí)，干涉圖樣的中心斑點(diǎn)出現(xiàn)一次明、暗變化。

早期采用的氦氖激光器的光強(qiáng)由于易受低頻和高頻噪聲的調(diào)制影響，因而降低了竊聽時(shí)的有效性。砷化鎵半導(dǎo)體激光器特別適合作激光竊聽光源。這是因?yàn)樗p小，價(jià)廉，可用于電池供電，室溫下能連續(xù)工作。特別是光束易于調(diào)制，可以用外差法等降低噪聲，提高竊聽效果。上面所說的窗玻璃通常叫作竊聽靶，實(shí)際上一切能被聲音調(diào)制的東西，如塑料窗板、像框玻璃等都可以作靶。離軸型激光竊聽系統(tǒng)的接收器很簡(jiǎn)單。在光電探測(cè)器的輸出端接上一個(gè)聲頻放大器即可。若在放大器上加個(gè)調(diào)頻濾波器，則可以大大減小和降低噪聲信號(hào)，獲得較好的竊聽效果。激光陀螺

—、陀螺和飛行器

陀螺不停旋轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)速越高越穩(wěn)定。它的軸線始終垂直地面，這種特性對(duì)飛機(jī)、導(dǎo)彈、飛船等飛行器以及船、艦等運(yùn)動(dòng)體的導(dǎo)航有特別重要的意義。因?yàn)轱w行器高速運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于多種因素影響，航向經(jīng)常會(huì)偏離正確方向。為了把航向偏離修正回來，就必須經(jīng)常監(jiān)測(cè)它們的飛行姿態(tài)，通過控制系統(tǒng)修正其偏差，使它們重新回到正確航向。以導(dǎo)彈為例，當(dāng)它朝共一目標(biāo)飛行時(shí)，由于氣流等影響，常使飛行姿態(tài)發(fā)生變化，產(chǎn)生航向偏差。偏差內(nèi)容可歸納為俯仰、偏航和側(cè)滾：俯仰即指彈頭向下或司上傾斜；偏航即指在水平面內(nèi)向左或向右偏轉(zhuǎn)；側(cè)滾則是彈體繞彈軸滾轉(zhuǎn)。如果置彈丸于OXYZ直角坐標(biāo)系的原點(diǎn)O處，這三種變化分別相當(dāng)于彈丸繞Z軸、Y軸、X軸轉(zhuǎn)一定角度。因此常用轉(zhuǎn)動(dòng)角或轉(zhuǎn)動(dòng)角速度Ω表示相應(yīng)的變化，陀螺的任務(wù)就是及時(shí)監(jiān)測(cè)出這些變化，并將這些變化引起的偏差信號(hào)送給飛行器內(nèi)的自動(dòng)駕駛儀，分別控制彈丸的副翼、垂直舵、水平舵等的動(dòng)作，使各誤差信號(hào)消失。此時(shí)導(dǎo)彈才會(huì)重又回到正確的航向和飛行姿態(tài)。顯然，陀螺對(duì)飛行技術(shù)必不可少，而且陀螺監(jiān)測(cè)飛行器偏航的角度或角速度的精度大小直接影響到飛行航向的準(zhǔn)確度。飛行速度越高，要求陀螺監(jiān)測(cè)航向的精度就越高。現(xiàn)代飛機(jī)、導(dǎo)彈、火箭、衛(wèi)星和飛船速度越來越高，與此相適應(yīng)的激光陀螺也就發(fā)展起來了。導(dǎo)彈俯仰、偏航和側(cè)滾坐標(biāo)示意圖二、激光陀螺是怎樣工作的

飛行器上一般的陀螺最基本的構(gòu)件就是一個(gè)高速旋轉(zhuǎn)(每秒上萬轉(zhuǎn))的“飛輪”。在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，飛輪的自轉(zhuǎn)軸線能恒指向空間某一方向，并具有極高的穩(wěn)定性。如果飛行器稍稍偏離正確航向時(shí)，陀螺就會(huì)馬上感受出來，并能控制飛行器，對(duì)它進(jìn)行修正，使之按要求航向飛行。激光陀螺沒有高速飛輪，結(jié)構(gòu)新穎(如圖)，它的“心臟”是一個(gè)閉合的三角環(huán)形激光系統(tǒng)。激光器多采用氣體激光器，很少用固體器件。這是因?yàn)闅怏w激光單色性較好(光譜純)，而固體的較差；固體器件表面和其內(nèi)部反向散射的影響也較大。氣體多采用氦氖激光，因?yàn)樗鼏紊宰詈茫忠椎玫竭B續(xù)輸出、高增益和好的頻牢穩(wěn)定性，可靠壽命又長(zhǎng)。目前大多在一整塊優(yōu)質(zhì)石英玻璃中做一個(gè)三角形的空腔作為激光傳導(dǎo)躍這樣作容易獲得較好的剛性并易于形成穩(wěn)定振蕩。三角形的三個(gè)頂點(diǎn)配置有反射鏡；圖中下面的那一塊反射鏡為半透半反射器，它們用光膠方法與石英塊粘接。管內(nèi)抽真空后充以氨氖氣體，目的在于盡可能做到高密封性。其所以作成三角閉合環(huán)形腔，是因?yàn)樗Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、零件最少。氣體激光管兩端均可以輸出激光，分別沿順時(shí)針和反時(shí)針方向行進(jìn)，并構(gòu)成閉合回路(圖中箭號(hào)所示)，兩路光通過半透半反射器(合光器)射入一種基于外差探測(cè)原理的光電探測(cè)器上。隨后再轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)進(jìn)入示被器和記錄器。激光器、探測(cè)系統(tǒng)與飛行器固接為一體，當(dāng)飛行器航向正確時(shí)，環(huán)形激光器不轉(zhuǎn)，顯然兩路光走的路程相等；當(dāng)飛行器偏離要求航向旋轉(zhuǎn)一定角度時(shí)，環(huán)形激光器也隨著旋轉(zhuǎn)同樣角度，這樣，兩路光將分別多走和少走一段路程而產(chǎn)生了光程差△L。若設(shè)S為閉合三角形面積，c為光速，Ω為飛行器旋轉(zhuǎn)角速度，用簡(jiǎn)單的幾何關(guān)系不難導(dǎo)出：顯然可用測(cè)定兩路光的光程差△L得到偏航旋轉(zhuǎn)角速度Ω(光速c為常數(shù)，面積S已知)。但一般△L值很小，若表現(xiàn)在干涉條紋上(兩路光符合相干條件)的變化一般只有幾分之一個(gè)條紋，測(cè)量精度不可能很高。為此，可將很小的光程差從轉(zhuǎn)換成較大的頻率差值，這是因?yàn)楣忸l率?高達(dá)1013-1015赫，微小的光程交化即可導(dǎo)致領(lǐng)率的很大變化。若設(shè)m為干涉級(jí)(m=1、2、3……)，λ，?分別為激光波長(zhǎng)和頻率，則L為L(zhǎng)=mλ=mc/?或?=mc/L微小的光程差△L將引起光頻率?改變△?，即

△?=?△L/L△?=4SΩ/Lλ

Ω=Lλ△?/4S

理論上講，陀螺在不轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，兩路光的光程、頻率、振幅均相等；當(dāng)陀螺轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由于產(chǎn)生了光程差而頻率不再相等，這時(shí)將產(chǎn)生與轉(zhuǎn)動(dòng)角速度Ω成比例的差頻△?輸出。也就是說，通過測(cè)量光頻的變化△?，就可以獲得精確的航向偏轉(zhuǎn)角速度Ω值。關(guān)于△?的測(cè)量，目前多用外差探測(cè)方法。上面只討論了一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)方向．當(dāng)在三個(gè)互相垂直的平面內(nèi)構(gòu)成三個(gè)環(huán)形激光器時(shí)，就能對(duì)三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)方向進(jìn)行角度測(cè)量。環(huán)形激光器宜以單縱模式運(yùn)轉(zhuǎn)，因?yàn)槎嗄⑹共铑l輸出中滲雜其他頻率成分，形成噪言和干擾，影響了監(jiān)測(cè)精度。另外還要求激光頻率高度穩(wěn)定，因?yàn)榧词购苄〉念l率漂移，都將給飛行器旋轉(zhuǎn)角速度Q的測(cè)量計(jì)算帶來很大的誤差。三、激光陀螺的特點(diǎn)

陀螺分為；機(jī)電陀螺、氣浮陀螺、液浮陀螺、振動(dòng)式陀螺、射流陀螺、靜電陀螺等多種；其中機(jī)電陀螺目前應(yīng)用較廣。機(jī)電陀螺由于只采用了一般的滾珠軸承，沒有采取特殊措施，所以它無法承受高加速度的沖擊。利用氣體壓力來支承轉(zhuǎn)子的叫氣浮陀螺。它的優(yōu)點(diǎn)是可以在高溫、高加速度環(huán)境下使用，精度也較高，但加工復(fù)雜成本高。液浮陀螺與氣浮陀螺類似。振動(dòng)式有的又叫振梁式陀螺。它與其他陀螺的原則區(qū)別在于它的輸出信號(hào)帶有振動(dòng)特性，它們大多數(shù)沒有旋轉(zhuǎn)部分，因此適合于在高加速度環(huán)境下工作。利用射流技術(shù)測(cè)量角速度的叫射流陀螺。它的優(yōu)點(diǎn)是能抗高加速度過載，抗輻射、耐高溫，簡(jiǎn)單可靠，缺點(diǎn)是反應(yīng)遲鈍、氣源必須凈化等。激光陀螺的優(yōu)點(diǎn)(1)由于沒有一股的高速轉(zhuǎn)動(dòng)“飛輪”，所以工作可靠性高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、牢固結(jié)實(shí)，能承受幾千g以上的高加速度，比一般陀螺承受能力高50倍以上，這對(duì)適應(yīng)飛行器發(fā)射瞬間的高加速度沖擊作用特別有意義。另外，正因?yàn)椴灰D(zhuǎn)子、軸承等，所以對(duì)高角速度相當(dāng)靈敏，能夠測(cè)量高轉(zhuǎn)速，這對(duì)宇宙導(dǎo)航很有意義。它可以滿足用在飛船上的陀螺對(duì)高精度的要求。(2)能測(cè)的角速度范圍大，可測(cè)到12000?／秒，而機(jī)電陀螺最大僅可測(cè)到400?／秒。(3)由于反應(yīng)快，從接通到工作僅需30秒鐘，只要一打開開關(guān)就能瞬時(shí)投入工作，而使用機(jī)電陀螺時(shí)，由于必須加熱，熱穩(wěn)定及平臺(tái)?；吹冗^程，一姬需要10-30分鐘準(zhǔn)備時(shí)間。

(4)工作不受環(huán)境(比如重力加速度等)影響，因而不必對(duì)地球重力場(chǎng)變化作附加修正等。激光陀螺的平均無故障時(shí)間可達(dá)17000小時(shí)，而一船的陀螺僅5000小時(shí)。激光陀螺承受速度變化的能力比一般的陀螺高l0倍。(5)在現(xiàn)代飛行技術(shù)中，陀螺常配以電子計(jì)算機(jī)。將陀螺監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)．饋入計(jì)算機(jī)計(jì)算處理后，產(chǎn)生控制指令信號(hào)。激光陀螺可以直接以數(shù)字方式輸出，很容易同電子計(jì)算機(jī)配合，適應(yīng)現(xiàn)代飛行技術(shù)的需要。(6)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，適于批量生產(chǎn)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，精度相同的激光陀螺約4萬美元，液浮陀螺7—8萬美元。光纖陀螺原理光纖陀螺原理圖

光纖陀螺是基于Sagnac效應(yīng)，用光纖構(gòu)成環(huán)狀光路，組成光纖Sagnac干涉儀。如下圖所示，來自光源的光束被分束器BS1分成兩束光，分別從光纖圈的兩端耦合進(jìn)光纖敏感線圈，沿順、逆時(shí)針方向傳播。從光纖圈兩端出來的兩束光，再經(jīng)過合束器BS1而疊加產(chǎn)生干涉。當(dāng)光纖圈處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，從光纖圈兩端出來的兩束光，光程差為零。當(dāng)光纖圈以角速率Ω旋轉(zhuǎn)時(shí)由于Sagnac效應(yīng)，順、逆時(shí)針方向傳播的兩束光產(chǎn)生光程差L可表示為：引起的相應(yīng)的相位差為

CW——表示順時(shí)針方向；CCW——表示逆時(shí)針方向；R——光纖圈半徑；L—一光纖長(zhǎng)度；A——光纖光路所包含的面積，A＝R；N——光纖圈匝數(shù)；A——光的波長(zhǎng)；C——光在介質(zhì)中傳播速度。

上式就是光纖陀螺的基本公式，通過檢測(cè)相位差ΔΦ（即干涉光強(qiáng)）就可以獲得角速率Ω的信息，其中4πLR/cλ項(xiàng)就是陀螺的標(biāo)度因數(shù)。為了對(duì)Sagnac效應(yīng)的大小有一個(gè)比較直觀的認(rèn)識(shí)，我們看一個(gè)例子。假定，光纖圈面積A＝100cm2，旋轉(zhuǎn)角速率Ω＝10－3ΩE（ΩE為地球自轉(zhuǎn)速率l50／h)，即＝0.0150／h，在包圍此面積的單匝光纖環(huán)上，得到的光程差僅為ΔL=10－15cm。與氫原子直徑10－8cm相比較，可發(fā)現(xiàn)單匝光纖環(huán)的Sagnac效應(yīng)是很小的。顯然，要提高干涉儀的靈敏度就必須大大增加光纖匝數(shù)，也就是說增加光纖的幾何參數(shù)LR。通常LR取值在10一100m2之間?？衫@、低損耗的細(xì)徑光纖，為繞制多匝光纖圈提供了可能性，是實(shí)現(xiàn)小型、高靈敏度光纖陀螺的基礎(chǔ)。光纖陀螺光路系統(tǒng)光纖陀螺的光路系統(tǒng)如圖所示。除光源、探測(cè)器（光電信息轉(zhuǎn)換器件）、偏振器和傳感光纖圈外，還包括兩個(gè)分束器和裝在閉合回路一端的調(diào)制器。圖中，光源一般選用半導(dǎo)體激光器LD、發(fā)光二極管LED和超輻射發(fā)光二極管SLD，由于SLD的性能介于LD和LED之間，既有較高的輸出功率，又有較大的光譜寬度，是光纖陀螺較為理想的光源。而探測(cè)器則采用PIN光敏二極管。

光纖陀螺結(jié)構(gòu)根據(jù)所采用的光學(xué)元器件不同有三種實(shí)現(xiàn)方法：小型分立元件系統(tǒng)、全光纖系統(tǒng)和集成光學(xué)元件系統(tǒng)。

一是用分立光學(xué)元件實(shí)現(xiàn)的“最簡(jiǎn)結(jié)構(gòu)”光纖陀螺儀。它使用了小型透鏡、反射鏡和立體分束器，技術(shù)要求復(fù)雜，光學(xué)系統(tǒng)不穩(wěn)定。系統(tǒng)還使用了一端單模光纖做空間濾波器，它與雙折射棱鏡偏振器一起提供了很強(qiáng)的多模抑制能力。

二是全光纖“最簡(jiǎn)結(jié)構(gòu)”的陀螺儀結(jié)構(gòu)，它具有陀螺儀要求的全部功能。分立元件系統(tǒng)中，光從自由空間送進(jìn)單模光纖需要精細(xì)復(fù)雜的調(diào)整，否則不僅存在非常大的功率損失，還會(huì)產(chǎn)生一些背向散射光，為此要求光纖陀螺結(jié)構(gòu)能使光從光源到探測(cè)器作連續(xù)傳播，而全光纖陀螺儀恰恰具備了這一優(yōu)點(diǎn)。系統(tǒng)所有組成光學(xué)元件還可以用傳感光纖環(huán)的延伸長(zhǎng)度來制造，而無需截?cái)喙饫w。制造難度和周期高于集成光學(xué)結(jié)構(gòu)。

三是用集成光學(xué)器件實(shí)現(xiàn)的“最簡(jiǎn)結(jié)構(gòu)”光纖陀螺儀。系統(tǒng)的主要組成部分是Y～波導(dǎo)器件，它可以實(shí)現(xiàn)陀螺儀核心部分所要求的分束器、偏振器、調(diào)制器三功能。集成光學(xué)實(shí)現(xiàn)方法不僅包括了分立光學(xué)方法的各種功能部件，其突出的優(yōu)點(diǎn)是這些功能全部是由同一波導(dǎo)來實(shí)現(xiàn)的。

隨著技術(shù)的進(jìn)步和光纖陀螺元器件的發(fā)展，用分立光學(xué)元件實(shí)現(xiàn)光纖陀螺儀的方案基本消失，全光纖結(jié)構(gòu)的光纖陀螺由于采用PZT相位調(diào)制器及結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、精度低、總體光損耗降到最低限度，主要在開環(huán)低精度、低成本的光纖陀螺中應(yīng)用，而采用集成光學(xué)器件實(shí)現(xiàn)的閉環(huán)光纖陀螺，由于光纖元件集成化，有利于簡(jiǎn)化總體結(jié)構(gòu)，當(dāng)集成工藝成熟后，陀螺的工藝簡(jiǎn)單、總體重復(fù)性好、低成本，是目前國(guó)際國(guó)內(nèi)中高精度光纖陀螺的主要方案。光纖陀螺的信號(hào)檢測(cè)保偏開環(huán)陀螺方案

光纖陀螺的輸出是一個(gè)微小的相位差所對(duì)應(yīng)的干涉信號(hào)，以一種典型情況為例來說明，設(shè)L＝1000m，D＝0.1m，λ＝1.3μm，若要求光纖陀螺檢測(cè)的最小角速度為0.1度／小時(shí)，則對(duì)應(yīng)的△φ為7.81×10-7rad。前面圖中所示為典型的開環(huán)陀螺系統(tǒng)，圖中光源采用帶保偏尾纖的SLD，BS1、BS2為保偏耦合器，P為偏振器，采用線圈式偏振器，光纖環(huán)采用保偏光纖繞制而成。由于保偏光纖中維持一個(gè)偏振模式為主要傳輸模式，所以保偏方案系統(tǒng)中保持了偏振光的傳輸。

從信號(hào)功率來考慮，圖3所示的開環(huán)陀螺系統(tǒng)，光學(xué)系統(tǒng)的損耗為2O～30dB左右，系統(tǒng)所用光源一般采用SLD，其出光纖功率為幾十至一百多微瓦，所以當(dāng)其到達(dá)輸出端時(shí)的功率僅為100nw～1μw。而光學(xué)系統(tǒng)本身所包含的不可避免的噪聲，如光源噪聲、部件的偏振噪聲、散射干擾等將直接對(duì)光電轉(zhuǎn)換后的信號(hào)檢測(cè)構(gòu)成影響。這一特點(diǎn)說明了光纖陀螺信號(hào)檢測(cè)不能用常規(guī)的方法來實(shí)現(xiàn)，而應(yīng)用微弱信號(hào)檢測(cè)的理論與方法來實(shí)現(xiàn).

光纖陀螺信號(hào)檢測(cè)的主要目的是從強(qiáng)噪聲中取出弱信號(hào)。對(duì)開環(huán)系統(tǒng)，則主要是檢測(cè)出由于光纖環(huán)旋轉(zhuǎn)而引進(jìn)的相位變化，為獲得大動(dòng)態(tài)范圍和好的標(biāo)度因數(shù)線性度，還必須對(duì)開環(huán)輸出信號(hào)進(jìn)行處理或建立閉環(huán)系統(tǒng)。光纖陀螺信號(hào)檢測(cè)理論和方法是隨光纖陀螺光學(xué)系統(tǒng)的發(fā)展而發(fā)展的，基本原理是微弱信號(hào)檢測(cè)技術(shù)，一般有兩種實(shí)現(xiàn)方法：1)基于正弦波調(diào)制原理的檢測(cè)方法；2)基于方波調(diào)制原理的檢測(cè)方法激光測(cè)距

一、激光測(cè)距的特點(diǎn)軍用激光發(fā)展最快、最成熟的要算激光測(cè)距。步兵、炮兵、坦克和飛機(jī)對(duì)地的測(cè)距中已獲得了極佳效果。利用激光像雨點(diǎn)般的那樣，一個(gè)脈沖接一個(gè)脈沖輻射來測(cè)量距離，這種測(cè)量方式叫脈沖測(cè)距；激光輻射若是連續(xù)的、并利用其相位變化年來進(jìn)行測(cè)距，叫連續(xù)波測(cè)距。前者結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，白天和夜間可測(cè)距離分別小于和大于50公里左右。精度可達(dá)1米，因而被廣泛采用。若要求測(cè)距精度小于1米，如航測(cè)地形變化和海浪起伏等，就要采用后者。它能從空中辨別地面凸起的公路、樹木和機(jī)場(chǎng)跑道旁邊不易看清的壕溝或者探測(cè)復(fù)蓋著白雪的地面高低。一般可測(cè)距百余公里，如有合作目標(biāo)時(shí)可測(cè)幾百-幾十萬公里。但它的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，操作麻煩，成本高。所以除測(cè)距精度要求特別高的場(chǎng)合外，一般都不采用。

普通光學(xué)或微波測(cè)距精度想達(dá)一米相當(dāng)困難。當(dāng)目標(biāo)很遠(yuǎn)，尤其處于背著陽(yáng)光的暗處時(shí)，普通光測(cè)距難以勝任；此時(shí)若用激光，由于其亮度高，方向性奸，就可很好地解決。微波波長(zhǎng)比激光長(zhǎng)千倍以上，因而易被干擾，常因環(huán)境雜波干擾而無法工作。激光由于其頻率高、單色性好，所以能抗干擾。激光頻率高還意味著不用巨大的天線就能發(fā)射極窄的光束(如束散角1／20度的紅寶石激光，只需直徑7.63cm的天線，而對(duì)微波來說，要想得到同樣的散角，天線直徑則要在305米以上)，因此激光裝置小而輕。激光脈沖非常窄，因而能精確地測(cè)定物體的距離。激光方向性好(即光束發(fā)散小)，在測(cè)量地面某一物體時(shí)就不受地面附近其他物體的影響。激光亮度高，射得遠(yuǎn)，也就測(cè)得遠(yuǎn)。激光測(cè)距的缺點(diǎn)是受氣象條件的影響。二、脈外激光測(cè)距原理原則上凡能輻射脈沖激光的器件都可用于測(cè)距，但為了擴(kuò)大測(cè)量范圍，提高測(cè)量精度，就要求激光脈沖有足夠強(qiáng)度及方向性和單色性要好，脈沖寬度要窄。較遠(yuǎn)程的地炮測(cè)距多采用固體YAG或釹玻璃激光配以調(diào)Q