Основи пристрою лазера i застосування його у вiйськовiй технiцi

Мiнiстерство освiти и науки Украiни

Горлiвський технiкум Донецького нацiонального унiверситету

Реферат

З дисциплiни: тАЬВiйськова справатАЭ

На тему: ВлОснови пристрою лазера i застосування його у вiйськовiй технiцiВ»

Виконав студент

групи 2 ПМ-10

Ахметов Сергiй Сергiйович

Змiст

Введення

1. Причина дивних властивостей лазерного променя. Когерентне свiтло

1.1 Анатомiя лазера

1.2 Типи лазерiв: газорозряднi; ексимернi; електроiонiзацiонние; хiмiчнi

2. Застосування лазерiв у вiйськовiй справi

2.1 Лазерна локацiя - характернi параметри

2.2 Наземнi лазернi далекомiри i iх застосування в армiях

Висновок

Лiтература

Введення

Настло ХХ столiття. Вже саме його початок було вiдзначено найбiльшими досягненнями людського розуму. 7 травня 1895 на засiданнi Росiйського фiзико-хiмiчного товариства Попов А. С. продемонстрував винайдений ним пристрiй зв'язку без проводiв, а рiк по тому аналогiчний пристрiй зв'язку без проводiв, а рiк по тому аналогiчний пристрiй запропонував iталiйський технiк i пiдприiмець Г. Марконi. Так народилося радiо. В кiнцi минулого столiття бал створений автомобiль з бензиновим двигуном, який прийшов на змiну винайденому ще в ХVШ столiттi парового автомобiля. Не менш вражаючим виявилися досягнення у фiзицi. Тiльки за одне десятирiччя на рубежi двох столiть було зроблено п'ять вiдкриттiв. У 1895 роцi нiмецький фiзик Рентген вiдкрив новий вид випромiнювання, названий пiзнiше його iм'ям. У 1896 р. французький фiзик Антуан Анрi Беккерель вiдкрив явище радiоактивностi, в 1897 роцi англiйський фiзик Дж. Дж. Томсон вiдкрив електрон i в наступному роцi вимiряв його заряд, 14 грудня 1900 року на засiданнi нiмецького фiзичного товариства Макс Планк дав висновок формули для iспускательной здiбностi чорного тiла, цей висновок спирався на абсолютно новi iдеi, що стали фундаментом квантовоi теорii - однiii з основних фiзичних теорiй ХХ столiття. У 1905 р. молодий А. Ейнштейн - йому тодi було всього 26 рокiв - опублiкував спецiальну теорiю вiдносностi. Всi цi вiдкриття виробляли приголомшливе враження i багатьох пiддавали в замiшання - вони нiяк не вкладалися в рамки iснування фiзики, вимагала перегляду ii основних уявлень. Ледь почавшись, нове столiття сповiстив про народження новоi фiзики, позначив невидиму межу, за якою залишилася колишня фiзика, отримала вiдтепер назву, класична.

Новi фундаментальнi знання привели i до нових технiчних досягнень почалося те, що ми сьогоднi називаiмо науково-технiчною революцiiю. Розвиток вакуумноi, а пiзнiше - з початку 50-х рокiв - напiвпровiдниковоi електронiки дозволило створити досить досконалi системи радiозв'язку, радiоуправлiння, радiолокацii. У 1948 роцi був винайдений транзистор, на початку 60-х рокiв на змiну йому прийшли iнтегральнi схеми - народилася мiкроелектронiка. Розвиток атомноi та ядерноi фiзики призвело до створення атомноi електростанцii (з 1954 р.) i судiв з атомними двигунами (з 1959 р). Телебачення, швидкодiючi обчислювальнi машини, рiзноманiтнi комп'ютери, промисловi роботи - така наша сьогоднiшня дiйснiсть.

Перший лазер був створений в 1960 роцi - i вiдразу почався бурхливий розвиток лазерноi технiки. У порiвняно короткий час з'явилися рiзнi типи лазерiв i лазерних пристроiв, призначених для вирiшення конкретних наукових i технiчних завдань.

Людина нiколи не хотiв жити в темрявi, вiн винайшов багато рiзноманiтних джерел свiтла - вiд канули в минуле стеаринових свiчок, газових рiжкiв, i гасових ламп до ламп розжарювання i ламп денного свiтла, якi сьогоднi висвiтлюють нашi вулицi та будинки. РЖ ось з'явився ще одне джерело свiтла - лазер.

Це джерело свiтла абсолютно незвичайний. На вiдмiну вiд усiх iнших джерел, вiн зовсiм не призначаiться для освiтлення. Звичайно при бажаннi лазери можуть застосовуватися в якостi екстравагантних свiтильникiв. Однак використовувати лазерний промiнь з метою висвiтлення настiльки ж нерацiонально, як опалювати кiмнату спалюiться в камiнi асигнуваннями. На вiдмiну вiд iнших джерел свiтла лазер генеруi свiтловi променi, здатнi гравiрувати, зварювати рiзати матерiали, передавати iнформацii., Здiйснювати вимiрювання, контролювати процесу, отримувати особливо чистi речовини, направляти хiмiчнi реакцii .. Так що це справдi дивовижнi променi.

1. Причина дивних властивостей лазерного променя. Когерентне свiтло

Для пояснення цих властивостей у науковому мовi i спецiальний термiн когерентнiсть. Вченi скажуть, що свiтло вiд лампи розжарювання некогерентен, а лазерне випромiнювання когерентно - i все iм зрозумiло. Людинi ж, недостатньо освiченому в галузi фiзики, треба очевидно, пояснити, що таке некогерентне або когерентне свiтло.

У загальних рисах таке пояснення дати начебто нескладно. Цiлком зрозумiло, що потiк свiтла, що поширюiться вiд будь-якого джерела i сумарний результат висвiчування безлiчi елементарних випромiнювачiв, якими i окремi атоми або молекули свiтиться тiла. У разi лампи розжарювання кожен атом - випромiнювач висвiчуiться, нiяк не узгоджуючи з iншими атомами-випромiнювачами, тому в цiлому виходить свiтловий потiк, який можна називати внутрiшньо непорядним, хаотичним. Це i некогерентне свiтло. У лазерi ж гiгантську кiлькiсть атомiв випромiнювачiв висвiчуiться погоджено в результатi виникаi внутрiшньо упорядкований свiтловий потiк. Це i когерентний свiтло.

Коли ми говоримо про лазерному променi, то зазвичай уявляiмо собi яскравий i тонкий свiтловий шнур або свiтлову нитку. Щось подiбне можна побачити в дiйсностi якщо включити гелiй-неоновий лазер. Але цей лазер малопотужний настiльки, що його промiнь можна спокiйно,, ловити,, в руку. До того ж промiнь не, слiпучо-бiлий, а соковитого червоного кольору. Щоб вiн був краще видно, треба створити в лабораторii напiвтемрява i легку задимленiсть. Промiнь майже не розширюiться i скрiзь маi практично однакову iнтенсивнiсть. Можна розмiстити на його шляху ряд дзеркал i змусити його описати. складну ламану траiкторiю в просторi лабораторii. У результатi виникне ефективне видовище - кiмната, як би, перекреслена,, в рiзних напрямках яскравими червоними прямими нитками.

Однак не завжди лазерний промiнь виглядаi настiльки ефектно. Наприклад, промiнь лазера СО2 взагалi невидимий - адже його довжина хвилi потрапляi в iнфрачервону область спектру. Крiм того, не слiд думати, що лазерний промiнь - це обов'язковi безперервний потiк свiтловоi енергii. У бiльшостi випадкiв лазери генерують не безперервний свiтловий пучок, а свiтловi iмпульси.

1.1 Анатомiя лазера

Як виглядаi лазер? На що вiн схожий? Лазери вiдрiзняються великою рiзноманiтнiстю. РЖснуi величезна кiлькiсть рiзних типiв лазерiв, вони розрiзняються не тiльки характеристиками генеруiться ними випромiнювання, але також зовнiшнiм виглядом, розмiрами, особливостями конструкцii.

"Серце лазера" - його активний елемент. В одних лазерiв вiн являi собою кристалiчний або склянний стрижень цилiндричноi форми. В iнших це вiдпаятися скляна трубка, всерединi якоi перебуваi спецiально пiдiбрана газова сумiш. У третiх - кювета зi спецiальною рiдиною.

1.2 Типи лазерiв

Продовжуючи знайомитися з лазерами, зробимо екскурсiю по великому лазерному господарству. Зупинимося на деяких типах лазерiв.

Газорозряднi лазери. Так називають лазери на розряджених газових сумiшах (тиск сумiшi 1-10 мм рт. Ст) якi порушуються самостiйним електричним розрядом. Розрiзняють три групи газорозрядних лазерiв: - лазери, в яких генеруiться випромiнювання народжуiться на переходах мiж енергетичними рiвнями вiльних iонiв (застосовуiться термiн "iоннi лазери").

- Лазери, генеруючi на переходах мiж рiвнями вiльних атомiв.

- Лазери, генеруючi на переходах мiж рiвнями молекул (так званi молекулярнi лазери) З величезного числа газорозрядних лазерiв видiлимо три: гелiй-неоновий (як приклад лазера, що генеруi на переходах в атомах), аргоновий (iонiв лазер) i СО2-лазер (молекулярний лазер ). Гелiй-неоновоi лазер маi три основних робочих переходу, на довжинах хвиль 3,39 та 1,15 i 0,63 мкм.

У аргоновому лазерi генерацiя вiдбуваiться на переходах мiж рiвнями одноразового iона аргону (Ar) основними i переходах на довжинах хвиль 0,488 (блакитний колiр) i 0,515 мкм (зелений колiр).

Генерацiя в СО2-лазерi вiдбуваiться на переходах мiж коливальними рiвнями молекули вуглекислого газу (СО2) основними i переходи на довжинах хвиль 9,6 i 10,6 мкм. Основними складовими газовоi сумiшi i вуглекислий газ i молекулярний азот.

Ексимернi лазери. Так називають газовi лазери генерують на переходах мiж електронними станами ексимерних (разлетних) молекул. До таких молекул вiдносяться, наприклад молекули Ar2, Kr2, Xe2, ArF, KrCl, XeBr та iн Цi молекули мiстять атоми iнертних газiв.

Зауважимо, що в ексимерних лазерах реалiзованi найбiльш низькi значення генеруються довжин хвиль. Так. в лазерi на молекулах Хе2 спостерiгалася генерацiя на довжинi хвиль 0,172 мкм, в лазерi на молекулах Kr2 0,147 мкм, в лазерi на Ar2 0,126 мкм.

Електроiонiзацiонние лазери. В якостi iонiзуючого випромiнювання використовують ультрафiолетове випромiнювання, електронний пучок з прискорювача, пучки заряджених частинок, що i продуктами ядерних реакцiй.

Хiмiчнi лазери. Реакцii йдуть з вивiльненням енергii, називають екзоенергетiчсекiмi. Вони-то i становлять iнтерес для хiмiчних лазерiв. У цих лазерах, що вивiльняiться при хiмiчних реакцiях, йде на порушення активних центрiв i в кiнцевому рахунку перетворюiться в енергiю когерентного свiтла.

Наведемо приклад реакцiй замiщення, якi використовуються в хiмiчних лазерах: F H2 -> HF H, F D2 -> DF D, H Cl2 -> Hcl Cl, Cl HJ -> HCl J.

Зiрочка вказуi на те, що молекула утворюiться у збудженому коливальному станi.

РЖснуi ще ряд ознак класифiкацii лазерiв, але вiднесемо iх розгляд до спецiальноi лiтератури.

2. Застосування лазерiв у вiйськовiй справi

До теперiшнього часу склалася основнi напрями, за якими йде впровадження лазерноi технiки у вiйськову справу. Цими напрямками i:

1. Лазерна локацiя (наземна, бортова, пiдводна).

2. Лазерний зв'язок.

3. Лазернi навiгацiйнi системи.

4. Лазерна зброя.

5. Лазернi ситний ПРО i ПКО, створюванi в рамках стратегiчноi оборонноi iнiцiативи - СОРЖ.

Зараз, отриманi такi параметри випромiнювання лазерiв, якi здатнi iстотно пiдвищити тактико-технiчнi данi рiзних зразкiв вiйськовоi апаратури (стабiльнiсть частоти порядку 10 в -14, пiкова потужнiсть 10 в -12 Вт, потужнiсть безперервного випромiнювання 10 у 4 Вт, кутовий розчин променя 10 в -6 радий, t = 10 в -12 с, .. = 0,2 .. 20 мкм.

2.1 Лазерна локацiя

Лазерноi локацiiю називають область оптiкоелектронiкi, що займаiться виявленням i визначенням мiсця розташування рiзних об'iктiв за допомогою електромагнiтних хвиль оптичного дiапазону, випромiнюваного лазерами. Об'iктами лазерноi локацii можуть бути танки, кораблi, ракети, супутники, промисловi та вiйськовi споруди. Принципово лазерна локацiя здiйснюiться активним методом. Нам вже вiдомо, що лазерне випромiнювання вiдрiзняiться вiд температурного тим, що воно i вузьконаправленим, монохроматичного, маi велику iмпульсивну потужнiсть i високу спектральну яскравiсть. Все це робить оптичну локацiю конкурентоспроможною в порiвняннi з радiолокацii, особливо при ii використаннi в космосi (де немаi поглинаючого впливу атмосфери) i пiд водою (де для ряду хвиль оптичного дiапазону iснують вiкна прозоростi).

В основi лазерноi локацii, так само як i радiолокацii, лежать три основнi властивостi електромагнiтних хвиль:

1. Здатнiсть вiдбиватися вiд об'iктiв. Мета i фон, на якому вона розташована, по-рiзному вiдображають впало на них випромiнювання. Лазерне випромiнювання вiдбиваiться вiд всiх предметiв: металiчних i неметалiчних, вiд лiсу, рiллi, води. Бiльш того, воно вiдбиваiться вiд будь-яких об'iктiв, розмiри яких менше довжини хвилi, краще, нiж радiохвилi. Це добре вiдомо з основноi закономiрностi вiдображення, за якою слiд, що чим коротше довжина хвилi, тим краще вона вiдбиваiться. Потужнiсть вiдображеного в цьому випадку випромiнювання обернено пропорцiйна довжинi хвилi в четвертого ступеня. Лазерному локатору принципово притаманна i велика знаходжувальноi здатнiсть, нiж радiолокатори - чим, коротше хвиля, тим вона вища. Тому-то виявлялася в мiру розвитку радiолокацii тенденцiя переходу вiд довгих хвиль до бiльш коротким. Проте виготовлення генераторiв радiодiапазону, випромiнюючих понад короткi радiохвилi, ставало все бiльш важкою справою, а потiм i зайшло в глухий кут.

Створення лазерiв вiдкрило новi перспективи у технiцi локацii.

2. Здатнiсть поширюватися прямолiнiйно. Використання вузькоспрямованого лазерного променя, яким проводитися перегляд простору, дозволяi визначити напрямок на об'iкт (пеленг цiлi).

Цей напрямок знаходять розмiщенням осi оптичноi системи, формуi лазерне випромiнювання (в радiолокацii - у напрямку антени). Чим вже промiнь, тим з бiльшою точнiстю може бути визначений пеленг. Визначимо коефiцiiнт спрямованоi дii i дiаметр антени за такою простою формулою, G = 4п * S / 2 де G - коефiцiiнт спрямованоi дii, S площа антени, м2, / довжина хвилi випромiнювання мкм.

Простi розрахунки показують - щоб отримати коефiцiiнт спрямованостi близько 1,5 при користуваннi радiохвиль сантиметрового дiапазону, потрiбно мати антену дiаметром близько 10 м. Таку антену важко поставити на танк, а тим бiльше на лiтальний апарат. Вона громiздка i нетранспортабельними. Потрiбно використовувати бiльш короткi хвилi.

Кутовий розчин променя лазера, виготовленого з використанням твердотiльного активноi речовини, як вiдомо, становить лише 1,0 - 1,5 градуса i при цьому без додаткових оптичних фокусуючих систем (антен). Отже, габарити лазерного локатора можуть бути значно менше, нiж аналогiчного радiолокатора. Використання ж незначних за габариту м оптичних систем дозволить звузити промiнь лазера до декiлькох кутових хвилин, якщо в цьому виникне необхiднiсть.

3. Здатнiсть лазерного випромiнювання поширюватися з постiйноi швидкiстю даi можливiсть визначати дальнiсть до об'iкта. Так, при iмпульсному методi дальнометрирования використовуiться наступне спiввiдношення: L = ct i 2 де L вiдстань до об'iкта, км, С - швидкiсть поширення випромiнювання км / с, t i час проходження iмпульсу до цiлi i назад, с.

Розгляд цього спiввiдношення показуi, що потенцiйна точнiсть вимiру дальностi визначаiться точнiстю вимiрювання часу проходження iмпульсу енергii до об'iкта i назад. Абсолютно ясно, що чим, коротше iмпульс, тим краще (за наявностi хорошоi смуги пропускання, як кажуть радисти). Але нам вже вiдомо, що самоi фiзикою лазерного випромiнювання закладена можливiсть отримання iмпульсiв з тривалiстю 10-7 - 10-8 с. А це забезпечуi гарнi данi лазерному локатору.

Якими ж параметрами прийнято характеризувати локатор? Якi його паспортнi данi? Розглянемо деякi з них, див. рис.

Перш за все зона дii. Пiд нею розумiють область простору, в якiй ведеться спостереження. РЗi межi обумовленi максимальноi i мiнiмальноi дальностi дii i межами огляду по куту мiсця i азимуту. Цi розмiри визначаються призначенням вiйськового лазерного локатора.

РЖншим параметром локатора i час огляду. Пiд ним розумiiться час, протягом якого лазерний промiнь призводить одноразовий огляд заданого обсягу простору.

Наступним параметром локатора i зумовленi координати. вони залежать вiд призначення локатора. Якщо вiн призначений для визначення мiсцезнаходження наземних i надводних об'iктiв, то досить вимiрювати двi координати: дальнiсть та азимут. При спостереженнi за повiтряними об'iктами потрiбнi три координати. Цi координати слiд визначати iз заданою точнiстю, яка залежить вiд систематичних i випадкових помилок. РЗх розгляд виходить за рамки цiii книги. Однак будемо користуватися таким поняттям, як роздiльна здатнiсть. Пiд роздiльною здатнiстю розумiiться можливiсть роздiльного визначення координат близько розташованих цiлей. Кожнiй координатi вiдповiдаi своя роздiльна здатнiсть. Крiм того, використовуiться така характеристика, як перешкодозахищенiсть. Це здатнiсть лазерного локатора працювати в умовах природних (Сонце, Мiсяць) i штучних перешкод.

РЖ дуже важливою характеристикою локатора i надiйнiсть. Це властивiсть локатора зберiгати своi характеристики i встановлених межах в заданих умовах експлуатацii.

Схема лазерного локатора, призначеного для вимiрювання чотирьох основних параметрiв об'iкта (дальностi, азимута, кута мiсця i швидкостi) див. рис. на стор 17. Добре видно, що конструктивно такий локатор складаiться з трьох блокiв: передавального, приймального i iндикаторного. Основне призначення передавального локатора генерування лазерного випромiнювання, формування його в просторi, в часi i напрямку в район об'iкта. Передавальний блок складаiться з лазера з джерелом порушення, модулятора добротностi, скануючого пристрою, що забезпечуi посилку енергii в заданiй зонi по заданому закону сканування, а також передавальноi оптичноi системи.

Основне призначення приймального блоку - прийом випромiнювання вiдбитого об'iктом, перетворення його в електричний сигнал i обробка для видiлення iнформацii про об'iкт. Воно складаiться з приймальнi оптичноi системи, iнтерференцiйного фiльтра, приймача випромiнювання, а також блокiв вимiрювання дальностi, швидкостi та кутових координат.

РЖндикаторний блок служить для вказiвки в цифровiй формi iнформацii про параметри мети.

У залежностi вiд того, для якоi мети служить локатор, розрiзняють: далекомiри, вимiрювачi швидкостi (доплерiвськi локатори), власне локатори (дальнiсть, азимут, i кут мiсця).

2.2 Наземнi лазернi далекомiри

Лазерна дальнометрiя i однiiю з перших областей практичного застосування лазерiв у закордоннiй вiйськовiй технiцi. Першi дослiди вiдносяться до 1961 року, а зараз лазернi далекомiри використовуються i в наземнiй вiйськовiй технiцi (артилерiйськi, такi), i в авiацii (далекомiри, висотомiри, цiлевказiвники), i на флотi. Ця технiка пройшла бойовi випробування у В'iтнамi i на Близькому Сходi. В даний час ряд далекомiрiв прийнятий на озброiння в багатьох армiях свiту.

Завдання визначення вiдстанi мiж далекомiром i метою зводиться до вимiрювання вiдповiдного iнтервалу часу мiж зондирующим сигналом i сигналом, вiдбиття вiд мети. Розрiзняють три методи вимiрювання дальностi в залежностi вiд того, який характер модуляцii лазерного випромiнювання використовуiться в далекомiри: iмпульсний, фазовий чи фазово-iмпульсний. Зовнiшнiй вигляд iмпульсного вiддалемiра зображений на малюнку.

Сутнiсть iмпульсного методу дальнометрирования полягаi в тому, що до об'iкта надсилаiться зондуюче iмпульс, вiн же запускаi тимчасовоi лiчильник в далекомiра. Коли вiдбитий об'iктом iмпульс приходить до далекомiру, то вiн зупиняi роботу лiчильника. За часового iнтервалу автоматично висвiчуiться перед оператором вiдстань до об'iкта. Використовуючи ранiше розглянуту формулу, оцiнимо точнiсть такого методу дальнометрирования, якщо вiдомо, що точнiсть вимiрювання iнтервалу часу мiж зондирующим i вiдбитим сигналами вiдповiдаi 10 в -9 с. Оскiльки можна вважати, що швидкiсть свiтла дорiвнюi 3 * 10в10 см / с, отримаiмо похибка у змiнi вiдстанi близько 30 см. Фахiвцi вважають, що для вирiшення ряду практичних завдань цього цiлком достатньо.

При фазовому методi дальнометрирования лазерне випромiнювання модулюiться за синусоiдальним законом. При цьому iнтенсивнiсть випромiнювання змiнюiться в значних межах. У залежностi вiд дальностi до об'iкта змiнюiться фаза сигналу, що впав на об'iкт. Вiдбитий вiд об'iкта сигнал прийде на приймальний пристрiй також з певною фазою, що залежить вiд вiдстанi. Це добре показано в роздiлi геодезичних далекомiрiв. Оцiнимо похибку фазового далекомiра, придатного працювати в польових умовах. Фахiвцi стверджують, що оператору (не дуже квалiфiкованого солдату) не складно визначити фазу з помилкою не бiльше одного градуса. Якщо ж частота модуляцii лазерного випромiнювання становить 10 МГц, то тодi похибка вимiрювання вiдстанi складе близько 5 см.

Перший лазерний далекомiр ХМ-23 пройшов випробування, i був прийнятий на озброiння армiй. Вiн розрахований на використання в передових спостережних пунктах сухопутних вiйськ. Джерелом випромiнювання в ньому i лазер на рубiнi з вихiдною потужнiстю 2.5 Вт i тривалiстю iмпульсу 30 нс. У конструкцii далекомiра широко використовуються iнтегральнi схеми. Випромiнювач, приймач i оптичнi елементи змонтованi в моноблоцi, який маi шкали точного звiту азимута i кута мiсця мети. Харчування далекомiра виробляiться то батареi нiкелево-кадмiiвих акумуляторiв напругою 24 в, що забезпечуi 100 вимiрювань дальностi без пiдзарядки. В iншому артилерiйськоi далекомiри, також було узято на озброiння армiй, i пристрiй для одночасного визначення дальностi до чотирьох цiлей., Що лежать на однiй прямiй, шляхом послiдовного стробування дистанцiй 200,600,1000,2000 i 3000 м.

Цiкавий шведський лазерний далекомiр. Вiн призначений для використання в системах керування вогнем бортовоi корабельноi та береговоi артилерii. Конструкцiя далекомiра вiдрiзняiться особливою мiцнiстю, що дозволяi застосовувати його в складених умовах. Далекомiр можна сполучати при необхiдностi з пiдсилювачем зображення або телевiзiйним вiзиром. Режим роботи далекомiра передбачаi або вимiрювання через кожнi 2 с. протягом 20 с. i з паузою мiж серiiю вимiрювань протягом 20 с. або через кожнi 4 с. протягом тривалого часу. Цифровi iндикатори дальностi працюють таким чином, що коли один з iндикаторiв видаi останню вимiряну дальнiсть, i в пам'ятi iншого зберiгаються чотири попереднi вимiрювання дистанцii.

Дуже вдалим лазерним далекомiром i LP-4. Вiн маi в якостi модулятора добротностi оптико-механiчний затвор. Приймальна частина далекомiра i одночасно вiзиром оператора. Дiаметр вхiдний оптичноi системи складаi 70 мм. Приймачем служить портативний фотодiод, чутливiсть якого маi максимальне значення на хвилi 1,06 мкм. Лiчильник оснащений схемою стробування по дальностi, що дii з установки оператора вiд 200 до 3000 м. У схемi оптичного вiзира перед окуляром помiщений захисний фiльтр для запобiгання очi оператора вiд впливу свого лазера при прийомi вiдбитого iмпульсу. Випромiнювач в приймач змонтованi в одному корпусi. Кут мiсця мети визначаiться в межах 25 градусiв. Акумулятор забезпечуi 150 вимiрювань дальностi без пiдзарядки, його маса всього 1 кг. Далекомiр пройшов випробування i був закуплений в низцi краiн таких як - Канада, Швецiя, Данiя, РЖталiя, Австралiя. Крiм того, мiнiстерство оборони Великобританii уклало контракт на поставку англiйськоi армii модифiкованого далекомiра LP-4 масою у 4.4. кг.

Портативнi лазернi далекомiри розробленi для пiхотних пiдроздiлiв i передових артилерiйськоi спостерiгачiв. Один з таких далекомiрiв виконаний у виглядi бiнокля. Джерело випромiнювання та приймач змонтованi в загальному корпусi, з Монокулярний оптичним вiзиром шестиразового збiльшення, в поле зору якого i свiтлове табло з свiтлодiодiв, добре помiтних як уночi, так i вдень. У лазерi в якостi джерела випромiнювання використовуiться аллюминиевой-иттриевой гранат, з модулятором добротностi на нiобiтi лiтiю. Це забезпечуi пiкову потужнiсть в 1,5 Мвт. У приймальнi частини використовуiться здвоiний лавинний фотодетектор з широкосмуговим малошумливим пiдсилювачем, що дозволяi детектувати короткi iмпульси з малою потужнiстю, що становить всього 10 в -9 Вт Помилковi сигнали, вiдбитi вiд сусiднiх предметiв, що знаходяться в стовбурi з метою, виключаiться з допомогою схеми стробування по дальностi. Джерелом живлення i малогабаритна акумуляторна батарея, що забезпечуi 250 вимiрiв без пiдзарядки. Електроннi блоки далекомiра виконанi на iнтегральних та гiбридних схемах, що дозволило довести масу далекомiра разом з джерелом живлення до 2 кг.

Установка лазерних далекомiрiв на танки вiдразу зацiкавила зарубiжних розробникiв вiйськового озброiння. Це пояснюiться тим, що на танку можна ввести далекомiр в систему управлiння вогнем танка, нiж пiдвищити його бойовi якостi. Для цього був розроблений далекомiр AN/VVS-1 для танка М60А. Вiн не вiдрiзнявся за схемою вiд лазерного артилерiйського далекомiра на рубiнi, однак, крiм видачi даних про дальностi на цифрове табло в лiчильно-вирiшальне пристрiй системи керування вогнем танка. При цьому вимiр дальностi може проводиться як навiдником гармати так i командиром танка. Режим роботи далекомiра - 15 вимiрювань в хвилину протягом однiii години. Зарубiжна друк повiдомляi, що бiльш досконалий далекомiр, розроблений пiзнiше, маi межi вимiру дальностi вiд 200 до 4700 м. з точнiстю 10 м, i лiчильно-вирiшальне пристрiй, пов'язане з системою управлiння вогнем танка, де спiльно з iншими даними обробляiться ще 9 видiв даних про боiприпаси. Це, на думку розробникiв, даi можливiсть вражати цiль з першого пострiлу. Система керування вогнем танковоi гармати маi в якостi далекомiра аналог, розглянутий ранiше, але в неi входять ще сiм чуттiвих датчикiв i оптичний прицiл. Назва установки "Кобельда". У пресi повiдомляiться що вона забезпечуi високу ймовiрнiсть ураження цiлi i незважаючи на складнiсть цiii установки перемикач механiзму балiстики в положення, вiдповiдне обраному типу пострiлу, а потiм натиснути кнопку лазерного далекомiра. При веденнi вогню по рухомiй цiлi навiдник додатково опускаi блокувальний перемикач управлiння вогнем для того, щоб сигнал вiд датчика швидкостi повороту башти при стеженнi за метою надходив за тахометром в обчислювальний пристрiй, допомагаючи виробляти сигнал установи. Лазерний далекомiр, що входить в систему "Кобельда", дозволяi вимiрювати дальнiсть одночасно до двох цiлей, розташованих у створi. Система вiдрiзняiться швидкодiiю, що дозволяi зробити пострiл в найкоротший час.

Якщо для нерухомих цiлей ймовiрнiсть ураження при використаннi лазерноi системи в порiвняннi з iмовiрнiстю ураження при використаннi системи з стереодальномером не становить великоi рiзницi на дистанцii близько 1000 м, i вiдчуваiться лише на дальностi 1500 м, i бiльше, то для рухомих цiлей виграш явний. Видно, що ймовiрнiсть ураження рухомоi цiлi при використаннi лазерноi системи в порiвняннi з iмовiрнiстю ураження при використаннi системи з стереодальномером вже на дистанцii 100 м, пiдвищуiться бiльш нiж в 3,5 рази, а на дальностi 2000 м., де система зi стереодальномером ставати практично неефективною , лазерна система забезпечуi вiрогiднiсть поразки з першого пострiлу близько 0,3.

В армiях, крiм артилерii i танкiв, лазернi далекомiри використовуються в системах, де потрiбно в короткий промiжок часу визначити дальнiсть з високою точнiстю. Так, у пресi повiдомлялося: розроблена автоматична система супроводу повiтряних цiлей та вимiрювання дальностi до них. Система дозволяi проводити точне вимiрювання азимута, кута мiсця i дальностi. Данi можуть бути записанi на магнiтну стрiчку i обробленi на ЕОМ. Система маi невеликi розмiри i масу i розмiщуiться на рухомому фургонi. У систему входить лазер, що працюi в iнфрачервоному дiапазонi. Приймальний пристрiй з iнфрачервоною телевiзiйною камерою, телевiзiйне контрольне пристрiй, що стежить дзеркало з сервопроводом, цифровий iндикатор i записуючий пристрiй. Лазерний пристрiй на неодимовому склi працюi в режимi модульованоi добротностi i випромiнюi енергiю на хвилi 1,06 мкм. Потужнiсть випромiнювання становить 1 Мвт в iмпульсi при тривалостi 25 нс i частотi слiдування iмпульсiв 100 Гц. Расходимость лазерного променя 10 мрад. У каналах супроводу використовуються рiзнi типи фотодетекторiв. У приймальному пристроi використовуiться кремнiiвий свiтлодiод. У каналi супроводу - решiтка, що складаiться з чотирьох фотодiодiв, за допомогою яких виробляiться сигнал неузгодженостi при змiщеннi мети в бiк вiд осi вiзування по азимуту i куту мiсця. Сигнал з кожного приймача надходить на вiдео-пiдсилювач з логарифмiчною характеристикою i динамiчним дiапазоном 60 дБ. Мiнiмальною пороговий сигнал при якому система стежить за метою становить 5 * 10в-8Вт. Дзеркало спостереження за метою приводиться в рух по азимуту i куту мiсця сервомоторами. Система стеження дозволяi визначати мiсце розташування повiтряних цiлей на вiдстанi до 19 км. при цьому точнiсть супроводу цiлей, визначаiться експериментально становить 0,1 мрад. по азимуту i 0,2 мрад за кутом мiсця мети. Точнiсть вимiрювання дальностi 15 см.

Лазернi далекомiри на малахiтi неодимовому склi забезпечують вимiрювання вiдстанi до нерухомоi або повiльно перемiщаються об'iктiв, оскiльки частота проходження iмпульсiв невелика. Не бiльше одного герца. Якщо потрiбно вимiрювати невеликi вiдстанi, але з бiльшою частотою циклiв вимiрювань, то використовують фазовi далекомiри з випромiнювачем на напiвпровiдникових лазерах. До них у виглядi джерела застосовуiться, як правило, арсенiд галiю. Ось характеристика одного з далекомiрiв: вихiдна потужнiсть 6,5 Вт в iмпульсi, тривалiсть якого дорiвнюi 0,2 мкс, а частота проходження iмпульсiв 20 кГц. Расходимость променя лазера складаi 350 * 160 мрад тобто нагадуi пелюсток. При необхiдностi кутова розбiжнiсть променя може бути зменшена до 2 мрад. Приймальний пристрiй складаiться з оптичноi системи, на фокальнiй площинi якоi розташована дiафрагма, що обмежуi поле зору приймача в потрiбному розмiрi. Колiмацiя виконуiться короткофокусноi лiнзою, розташованоi за дiафрагмою. Робоча довжина хвилi становить 0,902 мкм, а дальнiсть дii вiд 0 до 400 м. У пресi повiдомляiться, що цi характеристики значно покращенi в бiльш пiзнiх розробках. Так, наприклад вже розроблений лазерний далекомiр з дальнiстю дii 1500 м. i точнiстю вимiрювання вiдстанi 30 м. Цей далекомiр маi частоту слiдування 12,5 кГц при тривалостi iмпульсiв 1 мкс. РЖнший далекомiр, розроблений в США маi дiапазон вимiру дальностi вiд 30 до 6400 м. Потужнiсть в iмпульсi 100 Вт, а частота проходження iмпульсiв становить 1000 Гц.

Оскiльки застосовуiться кiлька типiв далекомiрiв, то намiтилася тенденцiя унiфiкацii лазерних систем у виглядi окремих модулiв. Це спрощуi iх складання, а також замiну окремих модулiв в процесi експлуатацii. За оцiнками фахiвцiв, модульна конструкцiя лазерного далекомiра забезпечуi максимум надiйностi i ремонтопридатностi в польових умовах.

Модуль випромiнювача складаiться iз стрижня, лампи-накачування, освiтлювача, високовольтного трансформатора, дзеркал резонатора. модулятора добротностi. В якостi джерела випромiнювання використовуiться зазвичай неодимовi скло або аллюминиевой-натрiiвий гранат, що забезпечуi роботу далекомiра без системи охолодження. Всi цi елементи головки розмiщенi в жорсткому цилiндричному корпусi. Точна механiчна обробка посадкових мiсць на обох кiнцях цилiндричного корпусу головки дозволяi проводити iх швидку замiну i установку без додаткового регулювання, а це забезпечуi простоту технiчного обслуговування та ремонту. Для початковоi юстування оптичноi системи використовуiться опорне дзеркало, укрiплене на ретельно обробленоi поверхнi головки, перпендикулярно осi цилiндричного корпусу. Освiтлювач дифузiйного типу являi собою два входять один в iншiй цилiндра мiж стiнками яких знаходиться шар окису магнiю. Модулятор добротностi розрахований на безперервну стiйку роботу або на iмпульсну з швидким запусками. основнi данi унiфiкованоi головки такi: довжина хвилi - 1,06 мкм, енергiя накачування - 25 Дж, енергiя вихiдного iмпульсу 0,2 Дж, тривалiсть iмпульсу 25 нс, частота проходження iмпульсiв 0,33 Гц протягом 12 с дозволяiться робота з частотою 1 Гц ), кут розходження 2 мрад. Внаслiдок високоi чутливостi до внутрiшнiх шумiв фотодiод, передпiдсилювач i джерело живлення розмiщуються в одному корпусi з можливо бiльш щiльною компоновкою, а в деяких моделях все це виконано у виглядi iдиного компактного вузла. Це забезпечуi чутливiсть порядку 5 * 10 в -8 Вт.

У пiдсилювачi i порогова схема, що збуджують в той момент, коли iмпульс досягаi половини максимальноi амплiтуди, що сприяi пiдвищенню точностi далекомiра, бо зменшуi вплив коливань амплiтуди приходить iмпульсу. Сигнали запуску i зупинки генеруються цим же фотоприймачем i йдуть тим же тракту, що виключаi систематичнi помилки визначення дальностi. Оптична система складаiться з афокальних телескопа для зменшення расходимости лазерного променя i фокусуючого об'iктива для фотоприймача. Фотодiоди мають дiаметр активноi майданчики 50,100, i 200 мкм. Значному зменшенню габаритiв сприяi те, що прийомна й передавальна оптичнi системи сумiщенi, причому центральна частина використовуiться для формування випромiнювання передавача, а периферiйна частина - для прийому вiдбитого вiд цiлi сигналу.

Висновок

За останнiй час в Росii i за кордоном були проведенi великi дослiдження в галузi квантовоi електронiки, створенi рiзноманiтнi лазери, а також прилади, заснованi на iх використаннi. Лазери тепер застосовуються у локацii й у зв'язку, в космосi i на землi, у медицинi й будiвництвi, в обчислювальнiй технiцi та промисловостi, у вiйськовiй технiцi. З'явився новий науковий напрям голографiя, становлення i розвиток якоi також немислимо без лазерiв.

Однак, обмежений обсяг цiii роботи не дозволив вiдзначити такий важливий аспект квантовоi електронiки, як лазерний термоядерний синтез, про використання лазерного випромiнювання для одержання термоядерноi плазми. Стiйкiсть свiтлового стиснення. Не розглянуто такi важливi аспекти, як лазерне подiл iзотопiв, лазерне одержання чистих речовин, лазерна хiмiя i багато iншого. Але ми розглянули одну з частин вживання лазерiв у вiйськовiй технологii, якi зараз широким фронтом вторгаються в нашу дiйснiсть, забезпечуючи часом унiкальнi результати. Людина отримала у своi розпорядження iнструмент для повсякденноi науковоi та виробничоi дiяльностi.

Ми ще не знаiмо, а раптом може вiдбутися наукова "революцiя" у свiтi заснована на сьогоднiшнiх досягненнях лазерноi технiки. Цiлком можливо, що через 50 рокiв дiйснiсть виявиться значно багатшими нашоi фантазiiтАж

Може бути, перемiстившись в "машинi часу" на 50 рокiв вперед, ми побачимо свiт, що затаiвся пiд прицiлом лазерiв. Потужнi лазери, нацiлившись з укриттiв на космiчнi апарати i супутники. Спецiальнi дзеркала на навколоземних орбiтах приготувалися вiдбити в потрiбному напрямку нещадний лазерний промiнь, направити його на потрiбну цiль. На величезнiй висотi зависли потужнi гамма-лазери, випромiнювання яких здатне в лiченi секунди знищити все живе в будь-якому мiстi на Землi. РЖ нiде сховатися вiд грiзного лазерного променя - хiба, що сховатися у глибоких пiдземних сховищах.

Але це все фантазii. РЖ не дай бог, вона перетвориться на реальнiсть.

Все це залежить вiд нас, вiд наших дiй сьогоднi, вiд того, наскiльки активно всi ми буде ставитися до досягнень нашого розуму правильно, i направляти нашi рiшення у гiдне русло цiii неосяжноi "рiчки" яка називаiться - Лазер.

Лiтература

1. Тарасов Л. В. "Знайомтеся - лазери" Радiо i зв'язок 1993 р

2. Федоров Б. В. "Лазери основи пристрою i застосування" вид. ДОСААФ 1990

3. Тарасов Л. В. "Лазери дiйснiсть i надii" вид. Наука 1985

4. Орлов В. А. Лазери у вiйськовiй технiцi Воениздат 1986

5. Редi Дж. "Промисловоi застосування лазерiв" Свiт 1991

6. Авiацiя i космонавтика № 5 1981 р. з 44-45

7. Петровський В. РЖ. "Локатори на лазерах" Воениздат

8. Федоров Б. Ф. "Лазернi прилади та системи лiтальних апаратiв" Машинобудування 1988

9. Лазери в авiацii. (Пiд ред. Сидорина В. М.) Воениздат 1982

Вместе с этим смотрят:

Бiологiчна зброя. Ураження при вибухах

Безопасность Республики Беларусь в военной сфере

Боевая служба временного розыскного поста

Боевое применение мотострелковых подразделений, частей, соединений на БМП

Вклад М.В. Фрунзе в развитие советской военной стратегии, оперативного искусства и тактики