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1、从海湾战争看军用光纤技术的发展第】d卷第4期J993年应瑁光学Voi.14,NO.4l993从海湾战争看军用光纤技术的发展一弓l蔡春平赵晓峰【两毒应用光学研究所,71010O)订7【摘要l从现代战争特点出1仑述了,纤技术在未来战争中的地位,应用和发展,最后简鼢光恤,剧等/关奠词光纤技术光纤通光制导目暨FLOOKINGATTHEDEvELOPIVlBNTOFMILITARYOPTICALFIBERTECHNIQLIETHROUGHTHEGULFWARFAREcalChuntmgZhaoXiaofeng(XianIitte0AppliedOptics.710100)Abstract.ThepOsi
2、tion,app3icaIlDnanddevelopmentoftheopticalfibertechniqueinfuturewarfarearedis;dfronlthepropertyofmodernwarfare.andfinMly,thedevelopmentatataolrpticalfibertechniqueinOurCOurttryisintroducedbriefly.Keywordslopticalflbe,eehniq,opticalfibercommunication,0ptica1fiberguidance1光纤技术在海湾战争中的应用1.1cl在海湾战争的地面战斗中
3、的作用伊拉克在1988年两伊战争结束后,大,实现伊军高度集中的指挥结构现代化,铺设了大量的地面通信线路.伊军利甩这种通信线路(不是无线电通信线路)下达参谋部作战命令.多数陆上通信线路由标准电话电缆与光纤和微波通信线路组成.这些通信线路在海湾战争中成了多国部队的主要攻击目标,它们被多国部队轰炸后无法很快工作,伊军通信线路的分支线几乎被完全摧毁,只有光纤光缆作为主要中继线工作.I.2光拜技术为捕捉飞毛墨导弹作出贡献在海湾战争中,光纤光缆在美军爱国者导弹和防空系统截击前苏制飞毛腿导弹行动中,起到了极为重要的作甩.美国FortMonmouth研究开发与工程设计中心(RDEc)与新泽西洲通信电子技术指挥
4、部以及AT摩T贝尔实验室共同开发出了战术光纤光缆组件,光缆系统是以载有控制中心的车辆到火力单位之间的主要通信链路构成.使用这种光缆,远距离作战的通信就会得到加强.并提高了在导弹和火炮的威胁下的生存能力.RDEC的科学家VsiliosE.Kalomiris是该光缆系统的发明者之,他篾明柏光缆系统已取代甚高i无线电系统作为要通f手段.无线电通信现在只能作为爱圜者导弹的辅助通信用了.战术光纤系统达到其它兵种所要求的标准化程度和相互适应性,使用它可以达到事半功倍的效果.2军用光纤技术发展迅猛异常光纤由于带宽容量大,中继距离长,传输质量高,体小质轻,成本底,安全保密,抗电磁干扰耐棱辐照及环境适应性强,适
5、用于易燃易爆场所等许多军事环境.所军用光纡发展之快举凿隅目2.1军用光纤经费逐年上升1986年一1990年美国用于光纤技术的礤制和开发的总投资达17亿美元,其经费预尊见表1.据分析,美国军用光纤市场今后几年将有较大的发展,预计到1994年美国陆军光纤开支将达1.39亿美元,海军储战队为1.88亿美元,空军为9500万美元,国防部机构2020万美元.据1991年4月OE报导,仅美国康宁玻璃公司就投资lO亿美元来扩大谈公司的光纤制造设备.西欧各国19861991年闻的军用光纤总投资达75亿美元.褰1羹曩三军卑用光圩擐羹情翟(百万美元)空军空军光纤海军和海军海军海军陆军陆军陆军年总计J空军陆战鼠遘信
6、通信iF0G-M通信陀螺1986186l84571O5342ll4936f:131987286l7555156750l71263783r42I1231988333】895825705218】651989412】11959507255l722148I:1731990509I13162,6274571I3Ol5l1253总计17085073911623362568O8652l4l6452.2光纤技术弼为关谴技术经过2O年的努力,美国军用光纤技术已达蓟很高水平.从它的研究过程和所报号的资料来看.可归纳出它的战略思想是在民用光纤技术的基础上开发军用光纤,以全面应用系统带动基础研究,全面探索,研究,开发
7、,重点突破,点带面,逐渐扩大应用范围.革新武器装备.目前.美国制定了与光纤有关的大型军事科研项目130多项,涉及到陆,海,空三军和特种部队所用的各种信号传输,指令和控制系统以及信号传感系统美国国防部列出1991财年国防部科学与技术计捌核心组成一关踺技术2O项,其中第8项就是纤维光学.不仅发达国家重视光纤技术,发展中国家也同样重视,如印度也把研制发射后不管03(即光纤制导)导弹放在举足轻重的位置.2.5国际闻技术合作目前,国际间技术台作也是军用光纤发展的一个特点,如早在1989年5月,法,德两国曾签订了一份扔定.内容是关于杀伤坦克和飞机的光纤导弹的探索性研究.1984年法国宇航公司与西德MBB协
8、作承担了.PaIyphe,c(独眼巨人)项目.1990年2月在日本东京举行的日美防务联合会议上,美国向日本东京提出了转让7项先进技术的要求,这些技术对美国未来的武器研制计划有很大影响,其中第4项就是光纤技术.2.4重视基础研究1974年祷国召开了三军光纤研究及开发协调会,研究的军用光纤计捌很多,其中陆军有24项上,空军5O项,簿军6O多项.这些计划中属于蔓础研究课题的要占近半.课题内容涉及许多先进的基本技术及元器件.在光纤光缆方面,从常规的石英光纤到塑料光纤,红外光纤都立题研究.这些研究为军用光纤技术高速发展奠定了坚实的基础5光纤的军事应用光纤应用于军事,极大地提高了军事系统的性能和战斗力,在
9、90年代至下个世纪可能会【起军事方面的重大变革.有人认为纤维光学将使军用战术系统产生一场革命.5.军用光纤置信系统在炮火连天的战场上,通信工具是必:可少的联络手段.假若在战场上使用光纤光缆可以保证通信质量,又由于光缆很轻,可提高通信的灵活性和机动性,能在很短时间内又快又好地完成架设线路任务.如果通信兵利用这种光缆进行放线,负载将会减轻.在野战环境下,采用光纤取代金属电线构成可移动光电话,可用于战地指挥所的布线系统,兵器之间的链路,野外战车计算机之间的互连.基地信息传输等.全光学电话若与束来的光计算机联网,将会提高信息处理的速度,信息容量及保密性等.5.2光纤制导武器系统光纤制导武器系统以光纤制
10、导导弹和光纤制导无人驾驶侦察机系统为主.光纤制导导弹系统是一种先进的有线制导系统,它在导弹前端的电视摄像机和移动式发射台之间,采用了抗张力极高的双向光纤数据传输线路.该远距离智能系统的操作者虽然远在发射台,甚至在目标直线视距之外,但他能看见目标.当导弹发射到离目标一定的距离后,弹头的电子装置接收到操作者提供的目标信息,就可以修正导弹轨迹,把导弹引向目标.当然,弹头的电视摄像机也可以是适于导弹夜间发射的夜视摄像机.1991年l1月3曰7日在阿拉伯联合酋长国的迪拜国际机场举行的迪拜航空展览会上.巴西首次展出了一种新型反直升机,反坦克的POG-MBM导弹.该导弹由光纤制导,不会象激光制导那样受到烟尘
11、的影响,目前已大量向沙特阿拉伯销售.美国陆海军部队计划在未来lO年内更新全部便携式,车载及机载反坦克制导武器.龙指令制导导弹将被发射后不管(光纤制导)的中型反坦克武器系统所取代,射程至少增加两倍.此外,还有光纤制导鱼雷,光纤制导车辆和光纤制导飞行器,水中光纤制导的排雷器,光纤制导机器人等.5.3光纤C.(指舞,控制,通信)系统由于电子战威胁日益增大,电缆与频射通信系统逐渐不能适应现代战争的要求,因而光纤c.系统必然取代现有的c.系统.采用光纤技术很容易疏散,可将雷达,电台基地等分散在离指挥所几公里甚至几十公里以外实现最佳配置.近几年,美国Mx导弹c系统的装备工作继续在范登堡空军基地实施.据报导
12、,在19871996年十年间,MX导弹c.系统的投资预算将达到5.17亿美元.5.4光纤技术在电子对抗中的应用采用光纤技术,可使多个基地雷达的互连得以实现.相控阵雷达采用光纤移相器可取代庞大的铁氧休移相器,光纤延迟线可制成宽带实时的雷达信号欺骗式干扰机,高频测向机,最大熵谱估计及旁瓣相消等,使之出现了新一代的电子对抗设备.5.5光纤遥控军用机器人在军用机器人中采用光纤,可使机器人更加智能化,工作也更加可靠.光纤遥控的机器人在战场上可用来执行许多危险任务目前,较大的一项光纤遥控军用机器人计划ROBAT(遥控排除障碍突击坦克)计划,执行雷场扫雷等任务,另一项是BRAss(战场机器人弹药补给系统),
13、可执行炮弹装卸等彗葶蠡山蜘詈嚣瓣蔫弹甘弹赫冒整由由庠痒掉j皿湖菌群溉时哉强品赤贴就直海海摊皿盎日甘甘甘目讳瞽舍箸口色bb甘I=1茸甘tA扒一矶扒望=扒2OlH_0I1兽曲i一35:i咎I+l.He,J】rV趴矗趴n明望Pl!lr/趴n叫.辞,一哥害I潍亦酱g若昌矶圊Z趴趴撕营譬.菲Zt丌兽.赢0垫若趴0i【A趴iI+0Z_.:.譬.暑,l曾I一一一草生羹j粤帮茸再任务.光纤遥控机器人也广泛用于处理危险材料(如废弃有毒化学材料)等.军事上对光纤的需求与专用光纤市场相互联系,互相促进.军事上对光纤的需求量在不断增加,例如美国到1992年将购进7千万米多模光纤和1千万米单模光纤.随着光纤技术的日益成
14、熟,新一代专用光纤的不断涌现,必将刺激这项技术在更广泛的领域得到应用.4我目光纤技术发晨情况我国光纤技术发展水平与发达国家桂比还有一定的距离.为使我国光纤技术尽拱怔上或超过世界先进水平,西安应用光学研究所1988年从美Norrsken公司引进了一套光纤研制工艺设备和部分测试仪器.在MCVD预制棒方面,进行了掺杂剂流量材料温度与折射率关系的试验研究,以及工艺程序等基础性研究.在拉丝方面,通过净化炉内气氛,改善拉丝塔内洁净度和精心操作涂覆工艺,以及优化拉丝温度和拉丝速度组合,拉制出了长度大于3km,可通过17N(实际为I.75kg)张力筛选的高强光纤.它们的光学传输性能达到了CCITT,IEc和我
15、国国家标准的优等级,高强单模光纤性能参数与国内,外标准对比见表扎二维喇曼成像RenishaW转换器系统的喇曼显微镜能提供二维喇曼成像和分析的最快方法.过去,由于喇曼扫描光效率很低,严重阻碍了喇曼的发展.不管怎样,该公司的方法是采用喇曼显微术,使仪器具有更大的光通量和探测效率.在很短的时间内用确定的喇曼光谱可鉴定徽探针模型中样品的分子种类.在显微镜模型中,形成一个显示样品内部分子种类位置的图像.喇曼显微探针/显微镜的设计和荧光显微镜相似,主要不同点是用于选择形成图像的波长的光学滤波片不同,旋转滤光片可调节相对窄带通的波长.在显微镜模型中,激光聚焦,选择样品表面的照明光可成像到致冷CCD探测器所有
16、面上以一定的角度安装的滤波片产生的曝光量与选择的喇曼波带相符.由于使用光学滤波片只有很小的扰动,因此,喇曼成像的空间分辨率基本上和光学显微镜一样.在显微探针模型中,激光焦斑的散射光成像到D探测器面上.在像面内仅有几个像素,同时存储这些像素的输出,使其起到角度探浏器的作用.以适当的变化率改变滤波片角度,光栅频谱仪可熟练地记录光谱.现在的仪器装有两组滤波片,每组5个.一组用于分光,另一组用于成像,其覆盖的喇曼频率范围是2O0400Ocm一.在微探针模型中,入射到旋转滤波片上的光是近似平行的,并且使用一组滤波片能产生2cmI1的频谱:备辨力.在显微镜模型中,图像信息要求非平:.亍光通过滤波片,因此,放宽成像滤波片组的带通,产生的频谱分辨力近似等于20cm.软件能记录喇曼光谱和图像,并能进哿图像处理,包括图像互减性能.因此,带通记录的图像可传送到下面的喇曼波段上典型昀荧光永平,也能从嘲曼波段上减去.记录的二维喇曼光谱和成像能广泛用:于:各种有机物和非有机物材料,包括半导体材料,聚合物,分子晶体和矿物质.由于共振增强,因此也记录单层Lavgmuir-Bodgvtt膜的喇曼成像.方正译自OpLics毋LaserTechnoIogy,Vo1.25,NO.1,P.正1(1993)33
