蓝绿激光在对潜通信技术上的应用

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1、蓝绿激光在对潜通信技术上的应用蓝绿激光通信具有渗透海水较深,传输速率高、信息容量大、隐蔽性好、不影响潜艇的机动性、实时性强等特点,是未来对潜通信的发展方向。利用蓝绿激光进行对潜通信拥有比传统通信手段优越得多的潜在特性。激光对潜通信按激光器载体可分为星载激光通信系统和机载激光通信系统。星载系统可覆盖全球范围,比较适合对战略导弹核潜艇的通信,机载系统则对战术潜艇更为有效。要及时发现、准确识别水下威胁目标就必须装备先进的传感装置。利用蓝绿激光水下传感装置, 可获得比其它水下传感器更高的识别精度和定位能力, 有人曾设想, 如果在潜艇上装备蓝绿激光水下传感装置,

2、 可使潜艇象使用雷达一样, 利用高能蓝绿激光, 穿透深层幽暗的海水, 寻找和发现目标,并可对目标进行跟踪和制导鱼雷攻击。当然, 这种设想要实现, 尚存在许多技术问题。 目前, 已有将此种设备装在水下平台上, 用于探测和识别水雷, 特别是利用其它手段很难探测的沉底雷的报道。如已在美海军“海豚”级潜艇上试验多次的SM2000水下同步蓝绿激光行扫描仪, 试验证实它比其它水下成像系统性能要高很多。与SM2000性能相似的LS2048蓝绿激光行扫描仪最大使用距离可达45米, 扫描角为70°, 每行像元素达到2048个。LS2048现已生产2 台, 预计今后将被改

3、进, 以适应装入自动水下机械的要求。 1963年，S．A．Sullian及S．Q．Dimfley等 人在研究光波在海洋中的传播特性时，发现 海水对0．45～0．55 m波段内的蓝绿光的 衰减比对其他光波段的衰减要小很多，衰减系数约等于 10 dB／m，证实在海洋中亦存在 一个类似于大气中存在的透光窗VI J。依 据上述物理现象，利用工作在蓝绿光波段的激光器，可研制出基于新的物理机理的水下目标探测、控制、通信等新型装备，为解决长 期以来困扰各国海军的对水下目标探测、通信等难题带来了新的希望。因此，许多国家非常重视蓝绿激光在海军装备中的应用，美国、前苏联、

4、澳大利亚等国投人了大批人力、物力，在蓝绿激光对潜通信、探测／探雷、测深、水下传感装置、海基光控武器系统等方面 进行了概念验证与试验研制，并在一些重点 应用方向上，取得了突破。 潜艇上的远程弹道核武器,是战略核武器系统中最具有威慑力量的一个支柱,但也是从控制和指挥方面讲最脆弱的一环。这是因为:在利用无线电通信时,因海水是良导体,趋肤效应将严重影响电磁波在海水中的传输,即使是超低频通信系统,穿透海水的深度也极有限(最深仅达80米),而且超低频系统耗资大,数据率极低,易遭受敌方直接攻击或核爆炸电磁脉冲的破坏;利用声频信道,也因声波的传播速度太慢,传输距离和容

5、量都很有限,不能保证进行可靠的通信。蓝绿激光的工作波段是海洋中光传播的窗口,采用蓝绿激光通信,就可能与全球海洋中活动的潜艇建立起通信通道。这样,通信时,潜艇完全可以不用浮出水面而在巡航深度或更深的海水中用自身壳体上的接收器抄收报文,丝毫不影响潜艇的活动,也不会暴露目标。另外,利用蓝绿激光通信还具有高数据传输率、优良的保密性、抗干扰性和双工通信的能力。美国海军从1977年提出卫星―潜艇通信的可行性后,就与美国国防研究远景规划局开始执行联合战略激光通信计划。从1980年起,以几乎每两年一次的频率,进行了迄今为止共6次海上大型蓝绿激光对潜通信试验,这些试验包

6、括成功进行的12千米高空对水下300米深海的潜艇的单工激光通信试验,以及在更高的天空、长续航时间的模拟无人驾驶飞机与以正常下潜深度和航速航行的潜艇间的双工激光通信可行性试验,证实了蓝绿激光通信能在天气不正常、大暴雨、海水浑浊等恶劣条件下正常进行。1983年底,前苏联在黑海舰队的主要基地塞瓦斯托波尔附近也进行了把蓝色激光束发送到空间轨道反射镜后再转发到水下弹道潜艇的激光通信试验。美国在进行了10多年不间断的激光通信试验以来,逐渐形成比较明朗的卫星―潜艇激光通信发展方向。由于体积小、重量轻、高功率、长寿命的二极管泵浦固体激光器和原子共振滤光片的先后研制成功

7、,使得将激光器装在卫星上成为可能。所以,美国国防研究远景规划局计划采用装有该种固体激光器的离地面仅有几百千米的廉价、低轨道卫星,以代替先前计划采用的运行在23000千米上空的地球同步卫星,开展双工卫星―潜艇激光通信系统的研究。美国有可能从1994财政年度拨款开展此项内容的研究。蓝绿激光在海军装备中的应用1963年,S.A.Sullian及S.Q.Dimtley等人在研究光波在海洋中的的传播特性时,发现海水对0.45～0.55微米波段内的蓝绿光的衰减比对其他光波段的衰减要小很多,衰减系统约等于10(U-2)/米,证实在海洋中亦存在一个类似于大气中存在的透

8、光窗口。依据上述物理现象,利用工作在蓝绿光波段的激光器,可研制出基于新的物理机理的水下目标探测