現(xiàn)代軍用光電子技術(shù)是以“賦能技術(shù)”形式出現(xiàn)的,并且廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代戰(zhàn)爭中的情報偵察、預(yù)警、精確打擊、夜戰(zhàn)、戰(zhàn)術(shù)通信等多個方面,成為21世紀(jì)軍事高科技的基石和支柱之一。光控激光相控陣?yán)走_(dá)源于相控陣?yán)走_(dá),就是利用不斷發(fā)展進(jìn)步的現(xiàn)代軍用光電子技術(shù),而又不同于傳統(tǒng)微波或者毫米波相控陣?yán)走_(dá)的一種新型激光雷達(dá)。
由于激光雷達(dá)是利用工作在光波段的激光作為信息載體,不受傳統(tǒng)無線電波的干擾,而且光束極窄,很難被第三方截獲,因此在軍事上得到廣泛應(yīng)用。
首先,我們來了解一下什么是激光雷達(dá)?激光雷達(dá)就是將激光用于測距、定向,并通過位置、徑向速度以及物體反射特性來識別目標(biāo)的一種光電探測手段。從用途上看,激光雷達(dá)被劃分為測距測角激光雷達(dá)、測速激光雷達(dá)和成像激光雷達(dá);從輻射方式上看,又分為自身帶有激光輻射源的有源激光雷達(dá)(包括發(fā)射和接收分置的半有源激光雷達(dá))和自身不帶激光輻射源的無源激光雷達(dá);從工作方式上,又分為脈沖激光雷達(dá)和連續(xù)波激光雷達(dá)。
1961年激光器出現(xiàn)不久,人類便開始探索和發(fā)展激光雷達(dá)。到20世紀(jì)80年代,隨著頻率和功率穩(wěn)定性更好、寬頻帶可調(diào)諧、壽命更長和效率更高的新型激光器開始投入實用,配合更好的激光發(fā)射波形控制和光束掃描算法的出現(xiàn),激光雷達(dá)及其相關(guān)技術(shù)開始進(jìn)入飛速發(fā)展時期。在這一時期,先后發(fā)展出來三代激光雷達(dá)技術(shù),并且分別以美國麻省理工學(xué)院林肯實驗室的“火池”二氧化碳相干激光雷達(dá)、美國NASA的車載二氧化碳相干多普勒激光雷達(dá)、前視/下視成像目標(biāo)識別激光雷達(dá)等為代表。而光控激光相控陣?yán)走_(dá)則代表了第四代激光雷達(dá)技術(shù)的發(fā)展方向。
由于激光雷達(dá)是利用工作在光波段的激光作為信息載體,不受傳統(tǒng)無線電波的干擾,而且光束極窄,很難被第三方截獲,因此在軍事上得到廣泛應(yīng)用,主要是表現(xiàn)在以下方面:靶場測量,用于火箭、導(dǎo)彈發(fā)射初始彈道和低空飛行軌跡的測量;飛行姿態(tài)測量;火箭、導(dǎo)彈再入段軌跡測量;目標(biāo)跟蹤識別,包括導(dǎo)彈制導(dǎo)、航空偵察、敵我識別、機(jī)載遠(yuǎn)程預(yù)警和水下潛艇探測;精密引導(dǎo),包括軍用航天器的交會、對接以及巡航導(dǎo)彈的地形地物回避。大氣測量,主要是測量和識別大氣中的各種化學(xué)或者生物物質(zhì)(化學(xué)戰(zhàn)劑或者生物戰(zhàn)劑)的含量和成分。
美國國防部高級項目計劃局采用的二維光學(xué)相控陣技術(shù),該技術(shù)可用于先進(jìn)激光雷達(dá)和其他國防用途,在2013年時進(jìn)行了驗證。
但是傳統(tǒng)的激光雷達(dá),只能通過單一的光學(xué)天線(光學(xué)透鏡系統(tǒng))發(fā)射一定功率和光束質(zhì)量的激光,并且賦予特定的方位和角度來實現(xiàn)探測和掃描,在使用上比較局限。而光控激光相控陣?yán)走_(dá)作為一種新體制的激光雷達(dá),其光束指向是通過調(diào)節(jié)從各個相控單元(光學(xué)移相器)射出的光波之間的相位關(guān)系,使其在某一設(shè)定方向上彼此相同,產(chǎn)生相互加強(qiáng)的干涉,在各自設(shè)定方向上形成多束高強(qiáng)度的激光光束。這樣就可以在方位和俯仰平面上實現(xiàn)多波束同時發(fā)射,使激光雷達(dá)可以通過控制多個波束按需掃描整個視場而無需伺服移動部件,從而實現(xiàn)真正意義上的光學(xué)相控陣(OPA),提高了激光雷達(dá)的工作效率和多任務(wù)能力。
雖然光控激光相控陣?yán)走_(dá)目前還處于概念發(fā)展階段,尚未有實用型號出現(xiàn),但是一旦相關(guān)的光學(xué)加工工藝獲得突破,那么以光學(xué)相控陣(OPA)為基礎(chǔ)的激光雷達(dá)將在目標(biāo)探測與跟蹤、高分辨率成像、自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)(定向能武器)、精密捕獲與對準(zhǔn)(自由空間激光通信)等方面發(fā)揮出巨大潛力。
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