军用脉冲激光测距仪的特点及通用性能

2005/3/22/14:2   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脉冲激光测距仪目前仍具有无法取代的独特优点，加上装备量已扩大到陆、海、空三军，目前仍在以下几方面广泛应用。

    (1)战场指挥员、步兵侦察员、炮兵前沿指挥观测员以及舰队基地指挥员、海军陆战队员用手持瞄准观察和测距。
    (2)现代作战坦克和装甲车采用Nd∶YAG脉冲激光测距仪作为火控系统的总体部件，以改善主要作战武器的精度。
    (3)广泛用于对空防御系统，提高对抗高速飞机和机动性大的武装直升机的跟踪精度。
    (4)Nd∶YAG激光测距仪—目标指示器是国外应用最早的激光武器。目前，这种武器系统仍然是激光制导炸弹、导弹和火炮的唯一远距离精确制导武器，并为双功能激光测距—目标指示器采用人眼安全的喇曼频移Nd∶YAG激光器实现精确制导打下了基础。

    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； 
    ②10.6μm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80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。

    此外，Er∶玻璃材料制作困难，而且光探测器InGaAs-APD目标仍存在某些技术问题有待解决。

    其中：

    (1)喇曼频移Nd∶YAG激光器它采用Nd∶YAG激光器并在高压甲烷气体中受激喇曼散射(SRS)，把1.06μm波长频移到1.54μm。因此，激光器与Nd∶YAG一样结构紧凑，但价格高而结构复杂。频移波长1.54μm经测距仪发射后进入人眼视网膜以前被人眼的液体部位吸收和耗散掉了，实现了对人眼安全。这类激光测距仪在军用上为步兵和炮兵前沿侦察、对空防御和坦克火控提供人眼安全及较廉价的激光测距仪器。

    (2)Er∶玻璃激光器它采用掺入铒元素的玻璃激光棒并用闪光灯泵浦，直接产生1.54μm的激光输出，而不是用SRS方法频移产生1.54μm。因此，激光器的重复工作频率和输出能量都很低且寿命短，不利于高重复频率对空防御应用，一般仅用于对地面目标测距，如手持式、坦克等。