由微弱激光辐射研究激光提前告警

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1、·第五届全国光子学大会会议论文集第五分册：光电与光谱技术由微弱激光辐射研究激光提前告警孔令剑9徐军朱桂芳（第二炮兵工程学院西安710025）摘要本文根据激光告警的发展现状及其本身的特点，从激光告警截获原理出发，运用激光束在大气中的传播理论，通过对激光束在大气中传播时的辐照度进行分析，讨论了一种有意义的告警手段——探测微弱激光辐射进行激光提前告警。关键词激光束激光告警辐照度大气散射0引言激光辐射作为一种高亮度、高相干性、高单色性和高方向性的特殊辐射，其技术得到了迅猛的发展。在现代战争中，激光武器以其特有的强大威力成为新概念武器中的佼佼者；激光测距仪的存在，使得目标只要被敌方的

2、激光照射到，就意味着将遭到敌方的打击。为了对抗现代化战争中和未来战场上日趋严重的激光威胁，各国加速发展激光对抗技术，激光告警技术是其主要内容之一[1]。及时准确的告警是对抗激光武器的前提，时间成了至关重要的因素，响应时间越短，越便于我方迅速采取躲避和防护措施，并为反击敌人做出最有力准备。能够提前尽早告警以节约时间，成为人们研究的重点。本文将从探测激光束在大气中的辐照度出发来研究激光提前告警。1激光告警截获原理根据激光的特点，在激光告警中，一般有4种截获途径：主光束的直接截获、散射能的截获、漫反射辐射能的截获以及复合截获。直接截获是指直射光束（激光器经过准直后直接射出去的能量

3、成高斯分布的强激光脉冲）被告警传感器直接探测到。散射能的截获是指通过探测出口散射光（激光被出射窗口散射的激光脉冲）的能量而进行告警。漫反射辐射能的截获是指通过探测目标溅射光（直射光束被其光路上的大气散射而形成的激光脉冲）的能量而进行告警。复合截获是指以上三种截获方式的综合运用。散射截获域 散射光复合直射 截获激光器漫反射面散射光直射光束截获域漫反射辐域大气漫反射光 射截获域图一激光束传输过程中激光告警截获原理模型9孔令剑西安第二炮兵工程学院物理教研室电话：029-83344083email:klj-58@163.com···143···第五届全国光子学大会会议论文集第五分册

4、：光电与光谱技术2激光提前告警的分析武器系统要形成有效打击必须精确的测得目标的方位，实施攻击。激光测距能为武器系统提供精确的目标距离信息，确保武器的最佳投放位置，是武器系统效能充分发挥的保证，是激光在应用领域中的先行军。如果我们能够首先发现激光测距机的激光信号，将是一种最早判断出有来袭威胁的极好途径。由激光束传输过程中激光告警截获原理模型图，可以判断出：在激光直射光束还没有遇到目标形成反射的扫描阶段，我们可通过散射能的截获和漫反射辐射能的截获测到有激光来袭，这将是最早的对激光进行告警。由于激光具有极好的亮度、相干性、单色性和方向性，其散射光本就很弱，加上大气的漫射，远距离处

5、的散射截获几乎不可能。漫反射辐射能相比激光直射光束来讲也是一种微弱激光辐射，那么，我们通过对此时的微弱激光辐射进行探测将是一种激光提前告警。漫反射辐射的微弱激光辐射信号探测，虽不能给出威胁源的位置，但却能占据有利的告警阶段，及早给出威胁警示信号，不失为一种好的预警手段，对于发展一体化多方位告警无疑是一种有意义的探索。3激光提前告警的理论探究目前激光武器威胁存在0.53μm、0.904μm、1.06μm、1.54μm、10.6μm五种波长的激光信号，绝大多数激光测距机和激光指示器工作在1.06μm波长，所以探讨1.06μm激光束在大气中的传播具有理论意义。苏联克·叶·康德拉杰

6、夫指出：“在有水滴存在时，使光产生散射的水滴尺度愈大，数目愈多，则瑞利（分子）散射的影响愈不重要”。W·克鲁斯（Kruse）研究指出：“对于直径10μm的水滴，它所散射的功率比它所吸收的功率要大近105倍”。所以在讨论激光辐射的衰减时，可以主要考虑大气分子和小粒子的吸收作用；而在讨论散射衰减时，主要考虑大气气溶胶粒子的散射作用[2]。1.06μm激光束在大气中传播时，大气分子对它的吸收和散射（注：以下用散射来代替上文中提到的漫反射更具有理论意义）非常微弱，而大气气溶胶粒子对它的吸收和散射效应则比较显著。大气气溶胶粒子的吸收和散射可导致直射光束受到衰减，又会使得远离直射光束的

7、大气散射光达到一定的量级。当1.06μm的激光束在低空传输时，设大气气溶胶粒子半径r的范围为r1--r2，气溶胶粒子的大小分布函数为N΄(r)，它与地理环境和气象条件有关，取其典型分布[3]:0R0.3925(1−R′.3129′)N(0.772r)e−r′=+4γγ脉冲激光器出射能量为Q，持续时间为∆t，出孔直径为D，发散角（全角）为θ，传输光轴为Z轴，如图二所示。zRzz+∆z0Zθ直射光束1.6µm散射面d激光器···大气散射光接收机图二大气中激光传输模型144···第五届全国光子学大会会议论文集第五分册：光