激光测距及在军事上的应用
光子学中心袁建伟
摘要：本文简要介绍了脉冲激光测距原理及常见的激光测距光源，并对它们在军事上的应用作了相应的介绍。
关键词：激光测距,激光光源, 军事应用
1 引言
激光测距是激光在军事上应用最早和最成熟的技术。自1960年第一台激光器--红宝石激光器发明以来，便有人开始进行激光测距的研究。和微波测距等其它方法相比,激光测距具有更好的方向性和更高的测距精度,测程远,抗干扰能力强,隐蔽性好,因而得到广泛的应用。激光测距的研究还对雷达技术的发展起了很大的促进作用,因而在国民经济和国防建设中具有重要意义。
根据所发射激光状态的不同,激光测距分为激光脉冲测距和连续波激光测距,后者根据起止时刻标识的不同又分为相应激光测距和调频激光测距。本文将介绍脉冲测距的最新技术发展。
2 脉冲激光测距原理
脉冲激光测距是利用激光脉冲持续时间极短,能量在时间上相对集中,瞬时功率很大(一般可达兆瓦)的特点,在有合作目标的情况下,脉冲激光测距可以达到极远的测程;在进行几公里的近程测距时,如果精度要求不高,即使不使用合作目标,只是利用被测目标对脉冲激光的漫反射索取的反射信号,也可以进行测距。
一个典型的脉冲飞行时间激光测距系统通常有以下五个部分组成:激光发射单元,一个或两个接受通道,时刻鉴别单元,时间间隔测量单元和处理控制单元。激光发射单元在t0时刻发射一激光脉冲,其中一小部分功率直接进入接收通道1,经时刻鉴别单元产生起始(START)信号,开始时间间隔测量;其余功率从发射天线向目标发射出去,经距离R到达目标后被反射;接受通道2的光电探测器接受到返回脉冲,经放大后到达时刻鉴别单元,产生一终止(STOP)信号,终止时间间隔测量;时间间隔测量单元把所测得的结果t输出到处理控制单元,最后得到距离R=ct/2。
3 激光测距在军事上的应用
（1） 激光测距光源
战术和战略用脉冲激光测距仪主要包括红宝石、Ｎｄ∶ＹＡＧ、ＣＯ２、喇曼频移Ｎｄ∶ＹＡＧ和Ｅｒ∶玻璃等脉冲激光测距仪。
１．红宝石脉冲激光测距仪
０．６９μｍ的红宝石脉冲激光测距仪是第一代军用激光测距仪，其结构简单，紧凑。因工 作波长属近红外绿光，极易暴露目标，加上对人眼极不安全，目前除少数应用外已被淘汰。
２．Ｎｄ∶ＹＡＧ脉冲激光测距仪
Ｎｄ∶ＹＡＧ脉冲激光测距仪的主要优点是隐蔽性、电效率和脉冲重复工作频率大大优于红宝石激光测距仪，因而从６０年代后期开始广泛装备部队；主要缺点：①工作波长为１．０６μｍ，相对说来较短，在大气中的衰减较大，不完全适合自然雾和战场烟幕等环境条件；②１．０６μｍ波长被发射后经人眼聚焦进入视网膜，在很短的距离上若不加防护观察，可以使人眼永久致盲；③１．０６μｍ波长不与８￣１２μｍ热成像系统兼容。而Ｎｄ∶ＹＡＧ脉冲激测距仪目前仍具有无法取代的独特优点。
３．ＣＯ２脉冲激光测距仪
ＣＯ２脉冲激光测距仪是７０年代末和８０年代中期主要针对１．０６μｍ的Ｎｄ∶ＹＡＧ激光测距仪的缺点发展起来的新一代人眼安全激光测距仪。其主要优点有：①大气穿透能力优于
Ｎｄ∶ＹＡＧ激光波长，能在较低能见度和战场烟幕等大气条件下工作；②能与８￣１２μｍ波段内的典型热成像系统兼容并可共用接收光学系统和探测器，能有效实现热成像仪能探测到的绝大多数目标；③能实现对人眼安全。主要缺点是：①１０．６μｍ的ＣＯ２激光波长极易被水分子（Ｈ２Ｏ）吸收衰减，在大气中含水蒸汽密度大的睛天和潮湿条件下，限制了它的最大测距能力，特别是雨天和目标被雪覆盖时，目标呈现多镜面对称反射，对ＣＯ２激光波长测距不利；③１０．６μｍ的ＣＯ２激光波长对战术目标的反射系数低于１．５４、１．０６和０．６９μｍ的激光波长。
４．喇曼频移Ｎｄ∶ＹＡＧ和Ｅｒ∶玻璃脉冲激光测距仪
喇曼频移Ｎｄ∶ＹＡＧ和Ｅｒ∶玻璃脉冲激光测距仪也和ＣＯ２一样发展于７０年代末和８年 代中期，主要优点是：①大气穿透能力高于１．０６μｍ的Ｎｄ∶ＹＡＧ激光波长而低于ＣＯ２激光波长；②对目标的反射系数和在睛天、高温度条件下测距时，其性能高于ＣＯ２激光波长并与Ｎｄ∶ＹＡＧ激光波长相当；③对人眼的安全性高于ＣＯ２激光波长。缺点是由于１．５４μｍ波长属中红外波段，不能与８￣１２μｍ的热成像系统兼容，加上转换效率低、脉冲能量小和重复工作频率低（喇曼频移Ｎｄ∶ＹＡＧ除外）等限制了它们的应用。
（２）脉冲激光测距在军事上的应用
脉冲激光测距仪作为军用装备器材，发展于６０年代初。经过３０多年的开发、研制和装备，目前国外已完成了“手持式、脚架式、潜望式、坦克、装甲、水面舰载、潜艇潜望、高炮、机载、机场测云、导弹和火箭发射、人造卫星、航天器载”等约十三大类４００多个品种和型号，其中装备量最大的是以Ｎｄ∶ＹＡＧ为器件的固体脉冲激光测距仪，其次是喇曼频移Ｎｄ∶ＹＡＧ和Ｅｒ∶玻璃以及ＣＯ２脉冲激光测距仪。
１．轻型便携式脉冲激光测距仪
轻型便携式脉冲激光测距仪包括步兵和炮兵侦察用的手持式以及前沿侦察和前沿对空控制（ＦＡＣ）双用途的激光测距仪—目标指示器。对上述用途的系统，要求机动灵活、重复轻、体积小、用电池组作电源、可靠性和维修性高以及单一产品的成本低等。主要技术性能：最大测程４￣１０ｋｍ，测距精度±１０ｍ，重复频率为单次，束散角１￣２ｍｒａｄ。值得关注的的是，由于上述激光测距仪及其系统常与其他友军密切配合作战且不带装甲部队大范围训练以及无合作目标、操作手不带防护目镜等，人眼安全极为重要。因此，这类脉冲激光测距仪已逐渐由装备Ｎｄ∶ＹＡＧ激光测距仪改为喇曼频移Ｎｄ∶ＹＡＧ和Ｅｒ∶玻璃１．５４μｍ的人眼安全激光测距仪。
在现代战争中，由以前单一的步兵、炮兵独立作战发展到有步兵、炮兵和海军陆战队组成的特种部队联合作战，武器系统也由单一的地炮、高炮逐渐采用多功能综合高技术。因此激光测距仪也由单一测距功能的便携式、手持式发展到激光测距、红外瞄准的昼夜观测仪以及激光测距、目标指示、红外瞄准的激光红外目标指示器等。如美国光电公司采用Ｅｒ∶玻璃激光器的小型激光红外观测仪（ＭＥＬＩＯＳ）是当代较先进激光测距仪的代表。
２．地面车载脉冲激光测距仪
地面车载脉冲激光测距仪包括坦克、步兵战车（ＩＦＶ）、火控、对空防御、火炮或导弹制 导火控以及目前发展的地面车载激光测距仪—目标指示器等。其主要技术性能：最大测程 ４￣１０ｋｍ，测距精度±５￣１０ｍ，目标分辨约２０ｍ，重复频率０．１￣１Ｈｚ，束散角０．４￣１ｍｒａｄ。
激光测距仪在坦克火控系统中的应用是提供弹道轨迹的超仰角修正信息和因逆风或目标移动引起的方位角校正信息以及距离信息。步兵战车主要是使用激光测距仪去测量目标是否在反坦克导弹的距离内，其次用于枪炮火控和对目标的分选。为了做到激光测距仪完全有效地对任何能探测到的目标测距以及通过火控系统全天候被动探测、识别和分选，这些系统还应包括：瞄准光学系统、电视摄像机和红外热成像仪（ＦＬＩＲ）等。这是目前非常迫切需要的但不可能通过任何单一功能和单一波长激光测距仪能完全满足的系统。
据外刊报道，美国休斯公司采用喇曼频移Ｎｄ∶ＹＡＧ激光测距、电视摄像和红外成像组成的坦克、装甲车激光测距仪系统是目前最新型的设备。但是这种系统若采用１．０６μｍ的
Ｎｄ∶ＹＡＧ激光测距，尽管在测距仪上装上衰减滤光片，对合作目标测距训练时已基本达到人眼安全要求，而经论证后的坦克和步兵作战的操作人员及指挥、作战人员应采取人眼安全措施，或者采用人眼安全的１．５４μｍ激光波长测距，从根本上实现对人眼安全的要求。
３．对空火炮和导弹防御脉冲激光测距仪
对空防御的脉冲激光测距仪以及采用了自保护措施的步兵战车对空防御脉冲激光测距
仪均应按火控系统和作战系统的要求工作，在距离和距离速率以内对空中高速机动目标提供稳定的跟踪信息和距离信息，以对抗武装直升机、隐身飞机和巡航导弹、反辐射导弹的威胁。这就要求激光测距仪提供比较高的数据率（高的激光脉冲速率）和相当高的距离精度，如最大测程为４￣２０ｋｍ，测距精度为±２．５￣５ｍ，重复频率为６￣２０Ｈｚ，束散角为０．５￣２．５ｍｒａｄ等。然而，若其交战距离相当远（约达２０ｋｍ以上），这么远的距离实际对抗出现在不模糊的大气条件下，仅要求激光测距仪的灵敏度比坦克测距仪稍高一些；若在某些高湿度季节或某些高温度气象区域内，由于很强的Ｈ２Ｏ分子吸收，限制了长波长（如１０．６μｍ的ＣＯ２）脉冲激光测距仪最大测距能力的发挥，此时，应采用１．０６μｍ的Ｎｄ∶ＹＡＧ脉冲激光测距仪，或者采用喇曼频移Ｎｄ∶ＹＡＧ及Ｅｒ∶玻璃（１．５４μｍ）的脉冲激光测距仪，如美国休斯公司采用喇曼频移Ｎｄ∶ＹＡＧ和Ｅｒ∶玻璃的光电跟踪探测激光测距仪是目前先进系统的典型示例。
４．机载脉冲激光测距仪
机载脉冲激光测距仪可以用来装备武装直升机的导弹指令制导和装备固定翼飞机，用于封锁支援的光电飞行器等目标以及拦截飞机和导弹的攻击。这些典型应用一般采用１．０６μｍ的Ｎｄ∶ＹＡＧ激光测距仪并具有激光测距和目标指示的能力，或者采用１．５４μｍ波长的人眼安全喇曼频移Ｎｄ∶ＹＡＧ脉冲激光测距仪＿目标指示器等，以保护机载系统完成作战任务或主动攻击空中的光电目标。机载脉冲激光测距仪的主要技术性能：测程远（用于武装直升机为
４￣１０ｋｍ，用于固定翼飞机为１０￣２０ｋＭ）、测距精度高（用于武装直升机为±５￣１０ｍ，用于固定翼飞机为±１￣１０ｍ）、重复频率高（用于武装直升机为４Ｈｚ，用于固定翼飞机为５￣２０Ｈｚ）、束散角小（用于武装直升机为０．４￣１ｍｒａｄ，用于固定翼飞机为０．１￣０．５ｍｒａｄ），同时机载设备应体积小、重量轻并要与航空指示器共用。因此，激光器必须使用高效循环液体作冷却器，以适应高的运转速率要求，否则要采用气体或混合气体升压冷却。目前，美国研制的“利登”激光系统（ＬＡＮＴＩＲＮ）则采用喇曼频移Ｎｄ∶ＹＡＧ激光目标指示器测距仪，是现代激光测距仪多功能化并扩大机载应用的典型示例。
５．舰载脉冲激光测距仪
舰载脉冲激光测距仪的发展在轻型便携式、车载和对空防御激光测距仪之后，它包括水面舰载和潜艇潜望两大类。
水面舰载脉冲激光测距仪在技术性能指标方面与车载火控和对空防御激光测距仪相同，在环境使用方面要适应舰载海空、海面以及海上盐雾的荷刻要求，而在体积、重量、电效率、维护保养能力和成本等方面的要求又不苛刻。因此，目前大量用来装备常规火控和对空防御的海军舰只，如掩护（无声雷达）舰载飞机回收和与红外热成像、电视等组成跟踪系统，全天候监视和跟踪空中目标等独特的舰上应用正在出现，其应用前景相当广泛。
潜艇潜望脉冲激光测距仪目前采用两种组合方式，第一种将激光测距仪、图像增强器和热成像仪装于其潜望镜中，而距离显示器、触发按钮等分别装于操作手上方或附近。其优点是传输光路中激光损耗小，但光束飘移，不易捕获目标；第二种将上面三部分均装在潜望镜底部，整个系统的安装，调试、拆卸均很方便，但采用这种方法的激光束要通过１２ｍ长的潜望镜管和１５￣２０块透镜，能量损耗较大。主要技术性能是：测距范围３００￣６０００ｍ，测距精度±５￣１０ｍ，重复频率１￣５Ｈｚ，束散角１￣１．５ｍｒａｄ。
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固体激光器原理-固体激光器 固体激光器发展历程 固体激光器发展历程 固体激光器用固体激光材料作为工作物质的激光器。1960年，梅曼发明的红宝石激光器就是固体激光器，也是世界上第一台激光器。固体激光器一般由激光工作物质、激励源、聚光腔、谐振腔反射镜和电源等部分构成。 这类激光器所采用的固体工作物质，是把具有能产生受激发射作用的金属离子掺入晶体而制成的。在固体中能产生受激发射作用的金属离子主要有三类：(1)过渡金属离子；(2)大多数镧系金属离子；(3)锕系金属离子。这些掺杂到固体基质中的金属离子的主要特点是：
具有比较宽的有效吸收光谱带，深圳市星鸿艺激光科技有限公司专业生产激光打标机，激光焊接机,深圳激光打标机,东莞激光打标机比较高的荧光效率，比较长的荧光寿命和比较窄的荧光谱线，因而易于产生粒子数反转和受激发射。用作晶体类基质的人工晶体主要有：刚玉 、钇铝石榴石、钨酸钙、氟化钙等，以及铝酸钇、铍酸镧等。用作玻璃类基质的主要是优质硅酸盐光学玻璃，例如常用的钡冕玻璃和钙冕玻璃。与晶体基质相比，玻璃基质的主要特点是制备方便和易于获得大尺寸优质材料。对于晶体和玻璃基质的主要要求是：易于掺入起激活作用的发光金属离子；http://具有良好的光谱特性、光学透射率特性和高度的光学均匀性；具有适于长期激光运转的物理和化学特性。晶体激光器以红宝石和掺钕钇铝石榴石为典型代表。玻璃激光器则是以钕玻璃激光器为典型代表。
工作物质 固体激光器的工作物质，由光学透明的晶体或玻璃作为基质材料，掺以激活离子或其他激活物质构成。这种工作物质一般应具有良好的物理－化学性质、窄的荧光谱线、强而宽的吸收带和高的荧光量子效率。 玻璃激光工作物质容易制成均匀的大尺寸材料，可用于高能量或高峰值功率激光器。但其荧光谱线较宽，热性能较差，不适于高平均功率下工作。常见的钕玻璃有硅酸盐、磷酸盐和氟磷酸盐玻璃。80年代初期，研制成功折射率温度系数为负值的钕玻璃，可用于高重复频率的中、小能量激光器。 晶体激光工作物质一般具有良好的热性能和机械性能，窄的荧光谱线，但获得优质大尺寸材料的晶体生长技术复杂。60年代以来已有300种以上掺入各种稀土金属或过渡金属离子氧化物和氟化物晶体实现了激光振荡。常用的激光晶体有红宝石(Cr:Al2O3,波长6943
固体激光器原理及应用
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编号 赣南师范学院学士学位论 文 固体激光器原理及应用 教学学院物理与电子信息学院 届别2010届 专业电子科学与技术 学号 060803０13 姓名丁志鹏 指导老师邹万芳 完成日期 201０.5.10
目录 摘要 ............................................................................... 错误!未定义书签。关键词 ........................................................................... 错误!未定义书签。Abstract ....................................................................... 错误!未定义书签。Kｅy words ................................................................... 错误!未定义书签。1引用2? 2激光与激光器 ........................................................ 错误!未定义书签。 2.1?激光 ........................................................................ 错误!未定义书签。 2.2激光器 ............................................................... 错误!未定义书签。３?固体激光器 .............................................................. 错误!未定义书签。３．1?工作原理和基本结构 ........................................ 错误!未定义书签。３．2?典型的固体激光器?错误!未定义书签。 ３.３典型固体激光器的比较?错误!未定义书签。 3.4固体激光器的优缺点?错误!未定义书签。 4固体激光器的应用?错误!未定义书签。 4.1?军事国防?错误!未定义书签。 4．2?工业制造?错误!未定义书签。 4.3医疗美容?错误!未定义书签。 5结束语 .................................................................... 错误!未定义书签。参考文献 ....................................................................... 错误!未定义书签。
文献综述 激光在军事武器中的应用研究 2016年6月2日
目录 摘要 (1) 1.绪论 (2) 1.1引言 (2) 1.2激光技术发展历程 (2) 1.3激光技术在军事领域的应用的研究现状 (3) 2.激光的基本特性 (4) 2.1激光的概念 (4) 2.2激光的特点 (4) 2.3激光的产生 (5) 3.激光技术在军事领域的应用 (6) 3.1激光武器的分类 (6) 3.2已装备的激光技术军事运用 (8) 3.3激光武器的特点及局限 (12) 展望 (13) 参考文献 (14)
激光在军事武器中的应用研究 摘要 随着人类文明和科技不断发展与进步，越来越多的科技被运用，许多技术被运用到军事领域上来，研制了许多的军事武器，高技术武器装备的研究更是带动了科技的不断进步，尤其是激光技术进步。 激光技术是人类20世纪60年代的重大科学技术成就之一，激光具有高亮度、高方向性、高单色性及相干性好的特点，尤其在现代军事的观测、监视、通信及武器系统方面的应用发挥了巨大作用。现代军事侦察技术特别是卫星、遥感技术的发展，地球上空有千余颗各类侦察卫星和通信卫星，对世界各国进行着全方位、全频谱、全时、全维的侦察和探测。激光技术用于军事，不仅可以提高现有常规武器的命中率，而且可为军队提供新型战术武器，从而大大增强军队在现代战争中的作战能力，其应用有激光雷达、激光测距、定向能激光武器、激光制导、激光通信、航空航天、电子对抗等方面，受到各大军事强国的重视，成为军事技术最活跃的一个领域。 关键词:激光技术，激光测量，激光通信，激光制导，激光武器
1.绪论 1.1引言 随着高技术武器装备的问世并运用于局部战争，高技术局部战争便应运而生，并经历着由低级向高级的发展过程。高技术局部战争以其鲜明的特征，标志着战争这个古老而又年轻的社会现象发展到了一个崭新的阶段。 第二次世界大战以来，由于霸权主义的争夺而导致的局部战争和武装冲突连绵不断，在新技术革命大潮的冲击下，科学技术得到了飞速发展。军事高技术的兴起，使军队的武器装备发生了质的飞跃，一件件新式武器装备诞生了，一件件旧式武器装备被淘汰了。高技术局部战争便是这种军事高技术与局部战争的结合体。 因此，在现代战争中，科学技术水平的高低，将直接影响到战争的胜负。高技术运用于军事领域，首先直接作用于武器装备，引起了武器装备的更新换代，而新式武器装备用于战争，便出现许多新的作战样式，产生新的作战方法，引起了战争形态的变化，最终导致了军事理论的变革，科学技术不但推动了人类社会的发展，也推动了战争的发展。当今，一个研究高技术、利用高技术的浪潮正冲击着社会的每一个角落，而研究军事高技术，利用军事高技术，正是时代的需要，是顺应时代发展的必然。而激光技术正是其中一项。 1.2激光技术发展历程 激光技术的发展历程可以大致分为受激辐射概念的提出、微波波谱学的创立、微波激射器的问世、激光器诞生以及激光技术的发展这五个阶段。[1] 1900年普朗克提出了“量子”假说之后, 爱因斯坦于1905年提出了“光量子”假说, 认为辐射不仅在发射和吸收过程中是以量子的形式出现的,而且辐射本身也是由光量子组成的。1909年,爱因斯坦对辐射的理解进一步深化, 他在《论辐射问题的现状》中明确指出, 普朗克定律本身隐含着这样的内容:辐射场不仅显示出波动性, 而且显示出粒子性, 第一次明确提出了辐射的“波粒二象性”概念。1911年, 卢瑟福提出原子结构的核模型。1913年, 波尔提出了原子结构假说, 1954年7月美国物理学家汤斯和他的小组研
浅谈激光雷达技术在林业上的应用 摘要：近年来激光雷达在很多领悟非常受欢迎，更值得一提的是这种技术非常 受森林工作者的欢迎，在森林参数测量方面发挥着非常重要的作用。激光雷达的 成像机理和一般的光学遥感大不相同，它对森林地形以及森林植被分布形式的勘 测能力极强。在对森林高度进行探测时这种优势呗发挥的淋漓尽致，更重要的是 激光雷达具有的这种优势是很多遥感设备无法比拟的。 关键字：林业应用；激光雷达技术；遥感技术 引言 自然界的所有结构中没有比森林更大，更复杂的结构了，森林拥有着自然界 中的很多资源，这些自然资源包括碳水化合物和森林植被所需的所有营养。不管 人类发展到什么程度森林结构都不可能会被其他结构所替代，因为只有森林结构 完整，才能够保证自然界的生态平衡。在通常情况下，要想更好的保证生态平衡，就必须要对森林的很多参数就行测量和分析，但是运用普通的参数测量方法只能 够获得一些简单的数据，这些数据在对大片森林的研究上并不能发挥太大作用。 因此，要想获得大片森林的区域数据，就必须运用远程传感器来实现。另外，激 光技术可以说是一种新的探测技术，它的能力非常强。激光技术不仅可以帮助科 研人员获得所需研究物体或者结构的高度信息，而且可以给出精准的数据信息。 正因如此，在军事研究领悟激光技术也不可或缺。 一、激光雷达技术的测量工具和系统介绍 在数据研究领领域有一种最基本的测量工具，这种测量工具就是激光测距仪。这种仪器在使用时必须要使用激光，而且它的工作频率比家中微波炉的工作频率 高出很多倍。 平常的雷达系统，它的高度都不会超过70英尺，另外，对每一个雷达系统而言，它们都具有一个激光系统，并且这个激光系统是连续的。激光在使用的过程中，它的细节其实是时间决定的，每一刻都代表一个不同的时间。在森林参数测 量过程中运用激光技术可以不仅可以得到树木花草的结构，而且激光还可以凭借 其信号远远大于木材信号的优势来得到整个森林的结构，这也给森林研究人员在 森林结构研究方面带来了极大的便利。 一个大的激光雷达系统是由很多小的激光探测系统组成的，而每一个激光探 测系统就是一个小的激光雷达系统。另外，激光的大小并不是固定不变得，它会 随着飞行高度的变化而不断变化，但是一般情况下激光的大小最大不会超过0.9m。有的时候激光之所以能感觉到树叶，是因为最小的激光非常小，也正因为这个特点，激光雷达系统必须要增加方向上的频率。 二、激光雷达技术在林业上的应用 林业研究领域的很多数据都是靠激光测量出来的，这些数据小到森林中一棵 树的枝干结构信息，大到一个森林的整体结构信息。由此可见激光技术对林业研 究的重要性。另外，雷达激光系统不仅受到国内多数研究领域的欢迎，而且雷达 激光系统在国外也广受商业企业的欢迎。 虽然雷达可以再特定的时间内记录信息，但是对于信号边界的信息可能没有 办法完整记录。要想解决这个问题就必须要运用技术来穿越激光的边界，虽然在 穿越激光边界的过程中会遇到各种各样的问题，但是通过这种方法却可以有效的 获得信号边界信息。
激光技术的发展及应用 引言 随着激光技术的飞速发展和广泛应用激光已成为工业生产，科学探测和现代军事战争中极为重要的工具。总结了激光技术在工业生产，军事，国防，医疗等行业中的应用，提出激光技术应用领域的发展趋势。 “激光”一词是“LASER”的意译。LASER原是Light amplificati on by stimulated emissi on of radiation取字头组合而成的专门名词，在我国曾被翻译成“莱塞”、“光激射器” 、“光受激辐射放大器”等。激光具有普通光源发出的光的所有光学特性，是上世纪 60 年代所诞生和发展起来的新技术。1964年，钱学森院士提议取名为“激光”，既反映了“受激辐射”的科学内涵，又表明它是一种很强烈的新光源，贴切、传神而又简洁，得到我国科学界的一致认同并沿用至今。 激光不是普通的光，其特性是任何光都无法比拟的。激光能量密度高，其亮度比太阳表面还高数百亿倍；[1]激光方向性强，其发散度仅为毫弧度量级，所以用途非常广泛。由于激光的优异特性，使激光在工业生产，科技探测，军事等方面得到了广泛应用，激光渗透到社会的各个行业，而且发展潜力还非常大，激光也成为了当代科学发展最快的科学领域之一。 一、激光发展史 激光技术的启蒙研究发展就完全印证了上面的话。最早对激光做出理论研究的人是爱因斯坦，1916年爱因斯坦提出受激辐射的概念，即处于高能级的原子受外来光子作用，当外来光子的频率与其跃迁频率恰好一致时，原子就会从高能级跃迁到低能级，并发射与外来光子完全相同的另一光子，新发出的光子不仅在
频率方面与外来光子相一致，而且在发射方向、偏振态以及位相等方面均与外来光子相一致，因此，受激辐射具有相干性；在发生受激辐射时，一个光子变成了两个光子，利用这个特点，可实现光放大，并且能够得到自然条件下得不到的相干光． 受激辐射提出后，陆续有科学家进行研究。如1916-1930年间拉登堡及其合作者对氖的色散的研究并于1933年绘制出色散系数随放电带电流密度变化的曲线。1940年法布里坎特首先注意到了负吸收现象。这一阶段发展并不迅速。到了第二次世界大战之后，1947年兰姆和雷瑟夫指出通过粒子数反转可以受激辐射，从此激光理论的研究开始突破。1952年帕塞尔及其合作者实现了粒子数反转，观察到了负吸收现象。第二年，韦伯产生了利用受激辐射诱发原子或分子，从而放大电磁波的思想，进而提出了微波辐射器的原理。1957年斯科威尔实现了固体顺磁微波激射器。既然微波可以激发受激辐射，那么红外乃至可见光等也应该可以。1958年汤斯和肖洛发表了著名的“红外与光学激射器”一文，1959年汤斯提出了建造红宝石激光器的建议。终于1960年由休斯航空公司的莱曼建造出第一部可用的激光装置。（我国第一台红宝石激光器于15个月后的1961年8月建成。）从此人类拥有了激光这一利器。 由于生产技术不成熟，激光技术产生之初并未有太多实际用途。后虽有切割，光束武器等应用，但又受制于制造成本高昂和气候条件复杂等。几十年来各方面工程师和专家一直努力改进创新激光技术及应用，随着激光技术的发展成熟，今天，它已经广泛地应用于生产生活的各方面。 二、激光的特点及激光器 激光的特点主要有四点，一是方向性好，激光束偏离轴线的发散角往往非常小，甚至可以用来测量地球到月球的精确距离（发射到38万公里外的月球形成的光斑直径不超过一公里）；二是亮度高，激光功率在空间高度集中，亮度是普通太阳光的百万倍；三是单色性好，比如氪激光的波长范围只有4.7微埃，比原来个公认单色性最好的氪灯高出数个数量级；四是相干性好，激光器输出的光子频率、偏振、相位和传播方向都完全一致，这使得很多光学实验的精度大大提高。
光电雷达技术 课程论文 题目激光雷达技术的应用现状及应用前景 专业光学工程 姓名白学武 学号2220140227 学院光电学院 2015年2月28日
摘要:激光雷达无论在军用领域还就是民用领域日益得到广泛的应用。介绍了激光雷达的工作原理、工作特点及分类,介绍了它们的研究进展与发展现状,以及应用现状与发展前景。 引言 激光雷达就是工作在光频波段的雷达。与微波雷达的T作原理相似,它利用光频波段的电磁波先向目标发射探测信号,然后将其接收到的同波信号与发射信号相比较,从而获得目标的位置(距离、方位与高度)、运动状态(速度、姿态)等信息,实现对飞机、导弹等目标的探测、跟踪与识别。 激光雷达可以按照不同的方法分类。如按照发射波形与数据处理方式,可分为脉冲激光雷达、连续波激光雷达、脉冲压缩激光雷达、动目标显示激光雷达、脉冲多普勒激光雷达与成像激光雷达等:根据安装平台划分,可分为地面激光雷达、机载激光雷达、舰载激光雷达与航天激光雷达;根据完成任务的不同,可分为火控激光雷达、靶场测量激光雷达、导弹制导激光雷达、障碍物回避激光雷达以及飞机着舰引导激光雷达等。 在具体应用时,激光雷达既可单独使用,也能够同微波雷达,可见光电视、红外电视或微光电视等成像设备组合使用,使得系统既能搜索到远距离目标,又能实现对目标的精密跟踪,就是目前较为先进的战术应用方式。 一、激光雷达技术发展状况 1、1关键技术分析 1、1、1空间扫描技术 激光雷达的空间扫描方法可分为非扫描体制与扫描体制,其中扫描体制可以选择机械扫描、电学扫描与二元光学扫描等方式。非扫描成像体制采用多元探测器,作用距离较远,探测体制上同扫描成像的单元探测有所不同,能够减小设备的体积、重量,但在我国多元传感器,尤其就是面阵探测器很难获得,因此国内激光雷达多采用扫描工作体制。 机械扫描能够进行大视场扫描,也可以达到很高的扫描速率,不同的机械结构能够获得不同的扫描图样,就是目前应用较多的一种扫描方式。声光扫描器采用声光晶体对入射光的偏转实现扫描,扫描速度可以很高,扫描偏转精度能达到微弧度量级。但声光扫描器的扫描角度很小,光束质量较差,耗电量大,声光晶体
固体激光器原理及应用 摘要：固体激光器目前是用最广泛的激光器之一，它有着一些非常突出的优点。本论文先从基本原理和结构介绍固体激光器，最后介绍其在监测，检测，制造业，医学，航天等五个方面的应用及未来的发展方向。 关键词：固体激光器基本原理基本结构应用 1激光与激光器 1.1激光 1.1.1激光（LASER） 激光是在 1960 年正式问世的。但是，激光的历史却已有 100多年。确切地说，远在 1893年，在波尔多一所中学任教的物理教师布卢什就已经指出，两面靠近和平行镜子之间反射的黄钠光线随着两面镜子之间距离的变化而变化。他虽然不能解释这一点，但为未来发明激光发现了一个极为重要的现象。 1917年爱因斯坦提出“受激辐射”的概念，奠定了激光的理论基础。激光，又称镭射，英文叫“LASER”，是“Light Amplification by Stimu Iatad Emission of Radiation”的缩写，意思是“受激发射的辐射光放大”。激光的英文全名已完全表达了制造激光的主要过程。1964年按照我国著名科学家钱学森建议将“光受激发射”改称“激光”。 1.1.2产生激光的条件 产生激光有三个必要的条件： 1)有提供放大作用的增益介质作为激光工作物质，其激活粒子（原子、分 子或离子）有适合于产生受激辐射的能级结构； 2)有外界激励源，将下能级的粒子抽运到上能级，使激光上下能级之间产 生粒子数反转； 3)有光学谐振腔，增长激活介质的工作长度，控制光束的传播方向，选择 被放大的受激辐射光频率以提高单色性。 1.1.3激光的特点 与普通意义上的光源相比较，激光主要有四个显著的特点：方向性好、亮度极高、单色性好、相干性好。
浅谈我眼中的光电对抗在军事中的运用 摘要：随着红外和激光技术的不断完善，光电对抗技术在现代军事中的地位也逐渐地提高，各种光电对抗设备和武器也变成了不可或缺的重要作战手段。先简单地介绍各种相关光电侦察和光电干扰技术，并谈一些自己的想法。最后在谈论一下光电对抗技术在军事上未来的发展趋势。 关键词：光电对抗军事应用海湾战争光电侦察光电干扰未来发展趋势 正文： 不得不说，对以前的我来说“光电对抗”这个名词是相当陌生的。但通过最近查了的大量资料，我想自己对它也算有了一定的了解了。 首先简单地介绍一下何为光电对抗。这是指利用光电对抗设备通过光波的作用，对敌方光电观瞄器材和光电制导武器进行侦察、干扰或摧毁，以削弱或破坏其战斗效能，同时保护己方光电器材和武器的有效使用。它是电子对抗的组成部分，包括了光电侦察与光电干扰、反光点侦查与反光电干扰两个部分，涉及到可见光、红外和激光三个技术领域。由此可见，光电对抗是现代电子战的一个重要分支，且必将在未来的战争中起到一决胜负的作用。 下面还是应该先略微介绍一下光电对抗技术的发展历程。红外对抗始于20世纪50年代。美国是最先研制成对抗红外制导导弹的红外装置的国家，在1974年第四次中东战争中，就开始使用红外干扰机和红外干扰子弹等。自此，红外对抗技术才得到了进一步的发展；而激光对抗则始于60年代末期，1968年美国研制成功世界上新的制导武器激光制导炸弹时，便开始了对抗措施的研究。在70年代初期，就开始出现坦克载激光告警设备、舰载激光告警器和装在飞行员头盔上的激光告警器。一直至今各国都在积极地发展光电对抗技术并建立新型的光电对抗体制。毕竟，随着光电对抗技术的发展和应用，使得现代战争中防空武器系统面临的作战环境越来越严峻，没有光电对抗能力或对抗能力差的防空武器不仅不能有效地杀伤敌人，甚至自身的生存也会成为问题。而且近代的几次战争也从侧面充分地证明了这点，历史的教训往往更直接、更深刻。 现在就以海湾战争为例来分析光电对抗技术在现代战争中所起的作用。以美国为首的多国部队，对伊拉克采用了夜间突袭战术和“外科手术式”的精确打击
编号 赣南师范学院学士学位论文固体激光器原理及应用 教学学院物理与电子信息学院 届别 2010届 专业电子科学与技术 学号 060803013 姓名丁志鹏 指导老师邹万芳 完成日期 2010.5.10
目录 摘要 (1) 关键词 (1) Abstract (1) Key words (1) 1引用 (2) 2激光与激光器 (2) 2.1激光 (2) 2.2激光器 (3) 3固体激光器 (4) 3.1工作原理和基本结构 (4) 3.2典型的固体激光器 (8) 3.3典型固体激光器的比较 (11) 3.4固体激光器的优缺点 (12) 4固体激光器的应用 (13) 4.1军事国防 (13) 4.2工业制造 (15) 4.3医疗美容 (17) 5结束语 (17) 参考文献 (19)
摘要：固体激光器目前是用最广泛的激光器之一，它有着一些非常突出的优点。介绍固体激光器的工作原理及应用，更能够加深对其的了解。本论文先从基本原理和结构介绍固体激光器，接着介绍一些典型的固体激光器，最后介绍其在军事国防、工业技术、医疗美容等三个方面的应用及未来的发展方向。 关键词：固体激光器基本原理基本结构应用 Abstract:Solid-state laser is currently one of the most extensive laser,it has some very obvious advantages.The working principle of solid-state lasers and applications were described in the paper and it can enhance the understanding.In this paper, starting with the basic principles and structure of the introduced solid-state laser,and then some typical solid-state lasers and a presentation on its military defense,industrial technology,medical and cosmetic applications in three areas and future development direction were introduced. Key words:Solid-state Laser Basic Principle Basic Structure Application
激光测距及在军事上的应用 光子学中心袁建伟 摘要：本文简要介绍了脉冲激光测距原理及常见的激光测距光源，并对它们在军事上的应用作了相应的介绍。 关键词：激光测距,激光光源, 军事应用 1 引言 激光测距是激光在军事上应用最早和最成熟的技术。自1960年第一台激光器--红宝石激光器发明以来，便有人开始进行激光测距的研究。和微波测距等其它方法相比,激光测距具有更好的方向性和更高的测距精度,测程远,抗干扰能力强,隐蔽性好,因而得到广泛的应用。激光测距的研究还对雷达技术的发展起了很大的促进作用,因而在国民经济和国防建设中具有重要意义。 根据所发射激光状态的不同,激光测距分为激光脉冲测距和连续波激光测距,后者根据起止时刻标识的不同又分为相应激光测距和调频激光测距。本文将介绍脉冲测距的最新技术发展。 2 脉冲激光测距原理 脉冲激光测距是利用激光脉冲持续时间极短,能量在时间上相对集中,瞬时功率很大(一般可达兆瓦)的特点,在有合作目标的情况下,脉冲激光测距可以达到极远的测程;在进行几公里的近程测距时,如果精度要求不高,即使不使用合作目标,只是利用被测目标对脉冲激光的漫反射索取的反射信号,也可以进行测距。 一个典型的脉冲飞行时间激光测距系统通常有以下五个部分组成:激光发射单元,一个或两个接受通道,时刻鉴别单元,时间间隔测量单元和处理控制单元。激光发射单元在t0时刻发射一激光脉冲,其中一小部分功率直接进入接收通道1,经时刻鉴别单元产生起始(START)信号,开始时间间隔测量;其余功率从发射天线向目标发射出去,经距离R到达目标后被反射;接受通道2的光电探测器接受到返回脉冲,经放大后到达时刻鉴别单元,产生一终止(STOP)信号,终止时间间隔测量;时间间隔测量单元把所测得的结果t输出到处理控制单元,最后得到距离R=ct/2。 3 激光测距在军事上的应用 （1） 激光测距光源 战术和战略用脉冲激光测距仪主要包括红宝石、Ｎｄ∶ＹＡＧ、ＣＯ２、喇曼频移Ｎｄ∶ＹＡＧ和Ｅｒ∶玻璃等脉冲激光测距仪。 １．红宝石脉冲激光测距仪 ０．６９μｍ的红宝石脉冲激光测距仪是第一代军用激光测距仪，其结构简单，紧凑。因工 作波长属近红外绿光，极易暴露目标，加上对人眼极不安全，目前除少数应用外已被淘汰。 ２．Ｎｄ∶ＹＡＧ脉冲激光测距仪 Ｎｄ∶ＹＡＧ脉冲激光测距仪的主要优点是隐蔽性、电效率和脉冲重复工作频率大大优于红宝石激光测距仪，因而从６０年代后期开始广泛装备部队；主要缺点：①工作波长为１．０６μｍ，相对说来较短，在大气中的衰减较大，不完全适合自然雾和战场烟幕等环境条件；②１．０６μｍ波长被发射后经人眼聚焦进入视网膜，在很短的距离上若不加防护观察，可以使人眼永久致盲；③１．０６μｍ波长不与８￣１２μｍ热成像系统兼容。而Ｎｄ∶ＹＡＧ脉冲激测距仪目前仍具有无法取代的独特优点。 ３．ＣＯ２脉冲激光测距仪 ＣＯ２脉冲激光测距仪是７０年代末和８０年代中期主要针对１．０６μｍ的Ｎｄ∶ＹＡＧ激光测距仪的缺点发展起来的新一代人眼安全激光测距仪。其主要优点有：①大气穿透能力优于
固体激光器的应用 所谓固体激光器就是用固体激光材料作为工作物质的激光器。1960年，梅曼发明的红宝石激光器就是固体激光器，也是世界上第一台激光器。距今已有整整五十年了，在这五十年固体激光的发展与应用研究有了极大的飞跃并且对人类社会产生了巨大的影响。固体激光器在军事、加工、医疗和科学研究领域有广泛的用途。 固体激光器从其诞生开始至今一直是备受关注。其输出能量大峰值功率高结构紧凑牢固耐用因此在各方面都得到了广泛的用途其价值不言而喻。正是由于这些突出的特点其在工业、国防、医疗、科研等方面得到了广泛的应用给我们的现实生活带了许多便利。现在激光应用已经遍及光学、医学、原子能、天文、地理、海洋等领域它标志着新技术革命的发展。诚然如果将激光发展的历史与电子学及航空发展的历史相比我们不得不意识到现在还是激光发展的早期阶段，更令人激动的美好前景将要来到。 一、固体激光器的类别： 固体激光器的工作物质，主要由光学透明的晶体或玻璃作为基质材料，掺以激活离子或其他激活物质构成。常见的有红宝石（掺铬的刚玉，Cr：Al2O3)、掺钛的磷酸盐玻璃（简称钕玻璃）、掺钛的忆铝石榴石（Nd：YAG）、掺钛的铝酸忆（Nd：Y ALO）、掺钛的氟化忆锂（Nd：YLF）等多种。它们发出激光的波长主要取决于掺杂离子，如掺铬的红宝石，室温下的工作波长为694．3纳米，深红色；又如掺钕的多种晶体和玻璃，工作波长为1微米多，为近红外。 二、固体激光器的构造及原理： 在固体激光器中，能产生激光的晶体或玻璃被称为激光工作物质。激光工作物质由基质和激活离子两部分组成，基质材料为激活离子提供了一个合适的存在与工作环境，而由激活离子完成激光产生过程。常用的激活离子主要是过渡金属离子，如铬、钻、镍等离子以及稀土金属离子，如钕离子等。 固体激光器主要由闪光灯、激光工作物质（如红宝石激光晶体）和反射腔镜片组成，反射镜表面镀有介质膜，一片为全反射镜，另一片为部分反射镜。掺铬红宝石是一种最早发现和使用的激光工作物质。现在已研制成功了数十种可供应用的激光晶体。当采用不同的激活离子、不同的基质材料和不同波长的光激励，会发射出各种不同波长的激光。 早期的固体激光器都是用闪光灯或其他激光器，来完成激光工作物质内原子的受激辐射过程的，这基本上是由一种形式的光能转化为激光能量的过程。如何把电能直接转化为激光的能量，一直是人们梦寐以求的事情。近年来，科学家成功地研制出了半导体激光器，一旦接通电源，便会发出激光。选用不同的半导体材料和不同制造工艺可以制造出功率不同、发射不同波长激光的激光器。半导体激光器的出
激光的军事应用 激光，又称镭射，英文叫“LASER”，是“Light Amplification by Stimu Iatad Emission of Radiation”的缩写，意思是“受激发射的辐射光放大”。激光的英文全名已完全表达了制造激光的主要过程。 1916年爱因斯坦提出了一套全新的技术理论‘受激辐射’，即一个弱光激发出一个强光的现象，叫做“受激辐射的光放大”，简称激光。1958年，美国科学家肖洛和汤斯提出了"激光原理"，即物质在受到与其分子固有振荡频率相同的能量激励时，都会产生这种不发散的强光--激光，他们为此发表了重要论文。1960年5月15日，美国加利福尼亚州休斯实验室的科学家梅曼宣布获得了波长为0.6943微米的激光，这是人类有史以来获得的第一束激光，梅曼因而也成为世界上第一个将激光引入实用领域的科学家。1960年7月7日，梅曼研制成功世界上第一台激光器，梅曼的方案是，利用一个高强闪光灯管，来刺激在红宝石色水晶里的铬原子，从而产生一条相当集中的纤细红色光柱，当它射向某一点时，可使其达到比太阳表面还高的温度。前苏联科学家H.Γ.巴索夫于1960年发明了半导体激光器。半导体激光器的结构通常由P层、N层和形成双异质结的有源层构成。1964年按照我国著名科学家钱学森建议将“光受激发射”改称“激光”。 激光技术是20世纪60年代初发展起来的一门高新技术，经过50多年的发展，从机理原理，实验手段到制造工艺都已逐步成熟，受到各大军事强国的重视，未来有望成为军事技术最活跃的一个领域。激光的重要特点如下：高亮度。强激光的亮度比太阳表面亮度高出百亿倍，这样的高亮度是普通光源无法比拟的。 方向性强。激光发射的几乎是一束理想的平行光，它可以传播很远而极少发散，一束激光在20公里的距离上，几乎不发散，激光射向月球，光斑也不到2公里。人们正是利用这一特点，准确地测出月球与地球间的距离。 单色性好。颜色的不同，本质上是光的波长不同，普通光源的波长有一个范围，人眼所能感觉的波长是3800~7600埃，而激光的波长范围很窄。激光可比一般单色光源频谱窄上万倍至千万倍，是当今世界上最好的单色光源。 相干性好。激光几乎是理想的单色光，是很好的相干光。而各种自然光和人造光在空间和时间上是杂乱的，互不相干的非相干光。 由于激光具有上述特点，激光技术在军事领域得到广泛的应用。其主要应用有： 一激光武器 激光武器用于杀伤敌重武器装备时，需要较高的能量，通常称为高能激光武器或称激光炮。目前美国已研制出机载和车载激光炮。激光炮的威力强大，命中率极高。由于强激光束具有很强的烧蚀作用、辐射作用和激光效应，因而对武器装备具有很大的破坏力。激光武器可以破坏制导系统、引爆弹头和毁坏壳体、拦击制导炸弹、炮弹、导弹、卫星、飞机、巡航导弹和破坏雷达、通信系统等。激光摧毁卫星可由地面、空中和空间进行。目前一个激光器的能量还无法将高轨卫星摧毁，但能用几个激光器同时对准1颗卫星进行攻击将其摧毁。空间激光反卫星是将激光器装在卫星或航天飞机上，攻击对方的卫星；空中激光反卫星是将激光器装在飞机上攻击卫星，它可克服地面发射激光攻击卫星的许多缺点，但不如航天器攻击卫星那么理想，因航天器比飞机平稳，没气流和飞行振动的干扰，激光的能量可充分发挥。
固体激光器发展历程 固体激光器用固体激光材料作为工作物质的激光器。1960年，T.H.梅曼发明的红宝石激光器就是固体激光器，也是世界上第一台激光器。固体激光器一般由激光工作物质、激励源、聚光腔、谐振腔反射镜和电源等部分构成。 这类激光器所采用的固体工作物质，是把具有能产生受激发射作用的金属离子掺入晶体而制成的。在固体中能产生受激发射作用的金属离子主要有三类：(1)过渡金属离子（如Cr3+）；(2)大多数镧系金属离子（如Nd3+、Sm2+、Dy2+等）；(3)锕系金属离子（如U3+）。这些掺杂到固体基质中的金属离子的主要特点是：具有比较宽的有效吸收光谱带，深圳市星鸿艺激光科技有限公司专业生产激光打标机，激光焊接机,深圳激光打标机,东莞激光打标机比较高的荧光效率，比较长的荧光寿命和比较窄的荧光谱线，因而易于产生粒子数反转和受激发射。用作晶体类基质的人工晶体主要有：刚玉 （NaAlSi2O6）、钇铝石榴石（Y3Al5，O12）、钨酸钙（CaWO4）、氟化钙（CaF2）等，以及铝酸钇（YAlO3）、铍酸镧（La2Be2O5）等。用作玻璃类基质的主要是优质硅酸盐光学玻璃，例如常用的钡冕玻璃和钙冕玻璃。与晶体基质相比，玻璃基质的主要特点是制备方便和易于获得大尺寸优质材料。对于晶体和玻璃基质的主要要求是：易于掺入起激活作用的发光金属离子；https://www.doczj.com/doc/6715505710.html,具有良好的光谱特性、光学透射率特性和高度的光学（折射率）均匀性；具有适于长期激光运转的物理和化学特性（如热学特性、抗劣化特性、化学稳定性等）。晶体激光器以红宝石（Al2O3：Cr3+）和掺钕钇铝石榴石（简写为YAG：Nd3+）为典型代表。玻璃激光器则是以钕玻璃激光器为典型代表。 工作物质 固体激光器的工作物质，由光学透明的晶体或玻璃作为基质材料，掺以激活离子或其他激活物质构成。这种工作物质一般应具有良好的物理－化学性质、窄的荧光谱线、强而宽的吸收带和高的荧光量子效率。 玻璃激光工作物质容易制成均匀的大尺寸材料，可用于高能量或高峰值功率激光器。 但其荧光谱线较宽，热性能较差，不适于高平均功率下工作。常见的钕玻璃有硅酸盐、磷酸盐和氟磷酸盐玻璃。80年代初期，研制成功折射率温度系数为负值的钕玻璃，可用于高重复频率的中、小能量激光器。 晶体激光工作物质一般具有良好的热性能和机械性能，窄的荧光谱线，但获得优质大尺寸材料的晶体生长技术复杂。60年代以来已有300种以上掺入各种稀土金属或过渡金属离子氧化物和氟化物晶体实现了激光振荡。常用的激光晶体有红宝石(Cr:Al2O3,波长6943埃)、掺钕钇铝石榴石（Nd:Y3Al5O12，简称Nd:YAG,波长1.064微米）、氟化钇锂(LiYF4,简称YLF;Nd:YLF,波长1.047或1.05微米;Ho:Er:Tm:YLF,波长2.06微米)等。 1973年以来又有一类自激活激光晶体。它的激活离子是晶体的一个化学组分,因而激活离子浓度高,不致产生荧光猝灭。这种晶体的激光增益高，抽远阈值低。主要品种有
激光在军事上的应用 激光，是一种自然界原本不存在的，因受激而发出的具有方向性好、亮度高、单色性好和相干性好等特性的光。 物理学家把产生激光的机理溯源到1917年爱因斯坦解释黑体辐射定律时提出的假说，即光的吸收和发射可经由受激吸收、受激辐射和自发辐射三种基本过程。众所周知，任何一种光源的发光都与其物质内部粒子的运动状态有关。当处于低能级上的粒子（原子、分子或离子）吸收了适当频率外来能量（光）被激发而跃迁到相应的高能级上（受激吸收）后，总是力图跃迁到较低的能级去，同时将多余的能量以光子形式释放出来。如果光是在没有外来光子作用下自发地释放出来的（自发辐射），此时被释放的光即为普通的光（如电灯、霓虹灯等），其特点是光的频率大小、方向和步调都很不一致。但如果是在外来光子直接作用下由高能级向低能级跃迁时将多余的能量以光子形式释放出来（受激辐射），被释放的光子则与外来的入射光子在频率、位相、传播方向等方面完全一致，这就意味着外来光得到了加强，我们称之为光放大。显然，如果通过受激吸收，使处于高能级的粒子数比处于低能级的越多（粒子数反转），这种光的放大现象就越明显，这时就有可能形成激光了。 它一问世，就获得了异乎寻常的飞快发展，激光的发展不仅使古老的光学科学和光学技术获得了新生，而且导致整个一门新兴产业的出现激光经过40多年的发展，从机理到原理，实验手段到制造工艺都已逐步成熟。由于激光具有高亮度，强方向性，好的单色性，因此激光在军事领域得到广泛的应用。其主要应用有： 一激光武器 激光武器用于杀伤敌重武器装备时，需要较高的能量，通常称为高能激光武器或称激光炮。激光炮的威力强大，命中率极高。由于强激光束具有很强的烧蚀作用、幅射作用和激光效应，因而对武器装备具有很大的破坏力。激光武器可以破坏制导系统、引爆弹头和毁坏壳体、拦击制导炸弹、炮弹、导弹、卫星、飞机、巡航导弹和破坏雷达、通信系统等。激光摧毁卫星可由地面、空中和空间进行。激光武器用于杀伤敌方人员和破坏某些仪器设备时，所需发射的能量一般要求不高，称为低能激光武器，它主要使敌方人员致盲和使某些光电测量仪器的光敏元件受到破坏甚至失效，或可用来在城市、森林大面积点火。 二激光制导 激光制导具有投掷精度高、捕获目标灵活，导引头成本低、抗干扰性能好、操作简单等优点。目前已有大量激光制导武器装备部队，其主要制导方式有： 1 半主动制导。即由地面部队或飞机发射激光照射目标，被制导的武器上装有激光寻的器，接收目标被照射后散射回来激光，从而自动控制武器寻向目标。 2 主动制导。把激光目标指示器和激光寻的器同时装在武器上，目标指示器不断地向目标发射激光，寻的器自动接收目标散射回来的激光，将武器寻向目标。 3 波束制导。当目标出现后，发射攻击导弹，同时制导站不断发射红外激光束，装在攻击导弹尾部的4块对称的红外接收器，不断接收制导波束，使导弹沿着激光波束飞行，如有偏差，4块接收器收到的信号大小不一，弹内自动控制系统就纠偏，使导弹沿激光波束中心寻向目标。 激光制导可同时攻击多个来袭目标，即把激光信号经过编码以数个指示器分别控制数枚导弹，打击来袭目标。 三激光测距 激光测距的原理如同微波雷达测距一样，但激光测距与普通测距相比，具有远、准、快、抗干扰、无盲区等优点。激光测距在常规兵器中已广泛应用，有取代普通光学测距的趋势。 根据所发射激光状态的不同,激光测距分为激光脉冲测距和连续波激光测距,后者根据起止时刻标识的不同又分为相应激光测距和调频激光测距。
第一章引言 激光是人类在上个世纪所创造的最杰出的技术成就之一。自上世纪60年代，梅曼发明了全球首台激光器以来，激光技术的发展至今已经硕果累累，并且已经在人类社会的各行各业中普遍应用。 从固体激光器的出现到今天，一直都特别的备受大家的关注。因为它具有峰值功率高，输出能量大，以及结构紧凑耐用等特点，所以在各个方面都有广大的用途，具有不可估量的价值。有了这些优异的特点，固体激光器在科学研究、国防军工、工业生产、医疗健康等领域获得了大量的运用，使我们的日常生活越来越美好。 目前激光器的研究重点方向是使器件的体积愈来愈小、器件的重量愈来愈轻、效率愈来愈高、光束质量愈来愈好、可靠性愈来愈高、寿命愈来愈长、运转愈来愈敏捷的全固态激光器。全固态激光器的应用扩展到了我们生活的各个领域，它是应用领域中基础的、特别重要的核心器件，已经成为了我们日常活动中不可或缺的帮手。它的结构、输出功率、转换效率以及光束质量都取得了非常大的进步，具有强大的生命力。 全固态激光器汇聚了半导体激光器和固体激光器的特点，具有体积小、效率高、光束质量好、可靠性高、寿命长、运转灵便等优点，所以是前途光明的激光研究方向,它通过变频获得宽波段输出、便于模块化和电激励等应用优势，已经在科研、医疗、工业加工、军事等领域获得了广泛的应用，是新一代性能卓越的绿色、节能光源[1]。 现如今，激光技术在各个领域的广泛应用，已经是企业向信息化转型的不可缺少的推动力量，而且推动了一个完整的高新技术链条的有序成长。根据国外的相关资料统计，国外的激光产业发展状况呈现出繁荣昌盛的景象，市场需求不断上涨，每年以百分之二十以上的速度上升。如今，我国的激光市场发展稳定、增长速度飞快。根据统计报告，我国的激光产品在1999年的市场销售额仅为14.13亿，2005年达到了47.75亿。所以固体激光器的发展呈现出非常好的趋势，具有非常广阔的市场，有很大的发展空间。
激光雷达在军事中的应用 摘要：本文简要介绍激光雷达的特点、激光雷达探测的基本物理原理及其在军事领域的应用现状．Laser rader’s character was briefly introduced in this essay.Besides,its elementary physical fundamental was also introduced as well al its use from military field. 关键词：激光雷达；探测；军事应用 1引言 激光雷达是现代激光技术与传统雷达技术相结合的产物，由发射机、天线、接收机、跟踪架及信息处理等部分组成。发射机是各种形式的激光器，如二氧化碳激光器、掺钕钇铝石榴石激光器半导体激光器及波长可调谐的固体激光器等；天线是光学望远镜；接收机采用各种形式的光电探测器，如光电倍增管、半导体光电二极管、雪崩光电二极管、红外和可见光多元探测器件等。激光雷达采用脉冲或连续波2种工作方式即为直接探测和外差探测。它像传统的微波雷达一样，由雷达向目标发射波束，然后接收目标反射回来的信号，并将其与发射信号对比，获得目标的距离、速度以及姿态等参数．但是它又不同于传统的微波雷达，它发射的不是微波束，而是激光束，使激光雷达具有不同于普通微波雷达的特点． 根据激光器的不同，激光雷达可工作在红外光谱、可见光谱和紫外光谱的波段上．相对于工作在米波至毫米波波段的微波雷达而言，激光雷达的工作波长短，是微波雷达的万分之一到千分之一，根据光学仪器的分辨率与波长成反比的原理，利用激光雷达可以获得极高的角分辨率和距离分辨率，通常角分辨率不低于0.1mrad ，距离分辨率可达0.1m , 利用多普勒效应可以获得10m / s 以内的速度分辨率．这些指标是一般微波雷达难以达到的，因此激光雷达可获得比微波雷达清晰得多的目标图像。 激光束的方向性好、能量集中，在20km 外，其光束也只有茶杯口大小，因而敌方难以截获，而且激光束的抗电磁干扰能力强，难以受到敌方有源干扰的影响． 由于各种地物回波影响，因而在低空存在微波雷达无法探测的盲区．而对于激光雷达，只有被激光照射的目标才能产生反射，不存在低空地物回波的影响，所以激光雷达的低空探测性能好．激光雷达体积小、重量轻，有的整套激光雷达系统的重量仅几十千克．例如为了适应海军陆战队的需要，美国桑迪亚国家实验室和伯恩斯公司都提出了手持激光雷达的设计方案．相对于重达数吨、乃至数十吨的微波雷达而言，激光雷达的机动性能显然要好得多． 任何事物都是一分为二的，激光雷达也有自身的缺陷．激光光束窄、方向性好，虽然表现出能量集中的优点，但不宜用作战场监视雷达搜索大空域．而且激光的传输受环境影响大，尤其是在雨、雪、雾的天气，激光在传输过程中的衰减更大．当然，激光在大气层外传输时不易衰减，有其得天独厚的优势．经过几十年的努力，科学家们趋利避害，已研制出多种类型的军用激光雷达．激光雷达在军事上可用于对各种飞行目标轨迹的测量。如对导弹对卫星的精密定轨等。激光雷达与红外、电视等光电设备相结合，组成地面、舰载和机载的火力控制系统对目标进行搜索、识别、跟踪和测量。由于激光雷达可以获取目标的三维图像及速度信息，有利于识别隐身目标。激光雷达可以对大气进行监测，遥测大气中的污染和毒剂，还可测量大气的温度、湿度、风速、能见度及云层高度。用激激光器作为辐射源的雷达。 2. 用干战场侦察的激光雷达 众所周知，普通的成像技术（如电视摄像、航空摄影及红外成像等）获得的场景图像都是反映被摄区域辐射强度几何分布的图像，而激光雷达可以通过采集方位角一俯冲角一距离一速度一强度等三维数据，再将这些数据以图像的形式显示出来，从而可产生极高分辨率的辐射强度几何图像、距离图像、速度图像等，因而它提供了普通成像技术所不能提供的信息． 例如美国桑迪亚国家实验库研制的一种激光雷达，激光器功率为120MW ，显示屏幕的像素为64