軍用光學

研究從紫外到紅外波段範圍內電磁輻射的產生、傳輸、探測、處理，光與物質的相互作用及其在軍事領域應用的學科。是以傳統光學和光子學為基礎，與精密機械、材料學、電子學、計算機技術相結合形成的綜合學科。光學在軍事上的應用有着久遠的歷史。中國先秦時代的《墨經》中就有關於光的直線傳播和鏡面成像規律的論述。17世紀發明的望遠鏡是在軍事上最早應用的光學儀器。19世紀40年代發明的照相術被用於繪圖。19世紀後期相繼出現的瞄準鏡、方向盤、炮隊鏡和光學測距儀等在炮兵中得到應用。第二次世界大戰中，多種光學儀器被用於觀察、瞄準、測量和攝影。20世紀40年代，隨着紅外、微光、激光等光電子技術的發展，出現了主動式紅外夜視儀，50年代誕生微光夜視儀和激光測距儀，紅外製導技術開始應用於空空、地空導彈。70年代以來，紅外、激光、光纖通信等與電子技術、計算機技術緊密結合研製出紅外熱成像、激光制導、激光通信、光學遙感、靶場測試等裝備，顯著提高了作戰效能。世界各國均十分重視軍用光電子技術的研究，特別是在光電精確制導、光學遙感、激光通信、紅外熱成像和激光武器等技術領域投入較大的力量，使其得到迅速發展。中國的軍用光學技術在中華人民共和國建立後得到很大發展。20世紀50年代，首先開展了光學玻璃和普通軍用光學儀器的研製，然後是對紅外變像管、微光像增強器等光電器件的研究。60年代初，自行設計和生產了多種光學玻璃和光學儀器，研製出主動式紅外夜視儀和第一代微光夜視儀及紅寶石激光器，開展了紅外、激光和靶場光學跟蹤測量技術的研究，研製出高速攝影機和大型電影經緯儀。70年代，研製出多種激光測距儀，紅外製導、紅外跟蹤和紅外遙感技術得到實際應用。到20世紀末，中國的光子技術得到較快的發展，第二代微光夜視儀、紅外熱像儀、紅外製導和光纖通信技術得到廣泛應用，光電經緯儀、高速攝影機等靶場光學跟蹤測量設備達到世界先進水平。主要包括軍用光學儀器、微光夜視技術、紅外技術、激光技術、光學材料和光波傳播、目標與背景光學特性等。①軍用光學儀器。指可見光波段範圍內的普通光學儀器，是最早應用於軍事、技術比較成熟的領域。研究目的是擴大和延伸人眼的視覺，實現發現目標、測定目標位置和對目標瞄準等功能。研究內容分為觀測儀器（以人眼作為光信息接收器）和攝影測量儀器（用感光膠片記錄景物信息）兩大類。②微光夜視技術。是在可見光和近紅外波段內，將夜間和其他低照度條件下的景物圖像轉換並增強為人眼可見圖像的技術。微光夜視設備分為直接觀察的微光夜視儀和間接觀察的微光電視攝像機兩大類。③紅外技術。一切有温度的物體都產生紅外輻射，都可以用紅外探測器來探測，因而紅外探測成為軍事上獲取目標信息以增加戰場透明度的重要手段。紅外技術的核心是紅外探測器，其工作波段常按大氣窗口分為短波紅外（1～3微米）、中波紅外（3～5微米）和長波紅外（8～14微米）；紅外探測器按光敏元數，可分為單元探測器和多元探測器。④激光技術。激光是利用受激輻射原理產生的特殊光源，具有單色性好、方向性強、亮度高等特點。激光技術的核心是激光器，通常按工作介質分為固體激光器、半導體激光器、氣體激光器、染料激光器、化學激光器和自由電子激光器等。⑤光學材料。研究在可見光、紅外和紫外波段使用的各種光學材料。例如，用於可見光的各種光學玻璃，用於激光振盪的激光玻璃，各種非線性晶體、激光晶體、紅外探測器材料、半導體超晶格材料、量子阱材料、有機非線性材料等。⑥光波傳播、目標與背景光學特性。研究可見光和紅外線在大氣中的傳輸及激光的大氣傳輸模型、規律及特性，為激光、紅外和夜視技術的應用提供理論和實驗數據。20世紀60年代以來，隨着微光、紅外、激光、光纖等新技術的發展，各種新型光電裝備在軍事上廣泛應用，對作戰方式和作戰效能產生了重要影響。①紅外、微光夜視器材的出現，為夜間作戰提供了先進的技術手段。隨着強激光技術的發展，用高功率激光器製成的戰術激光武器，可使人眼致盲、光電探測器失效。利用高能激光束可摧毀飛機、導彈、衞星等軍事目標。②光電偵察器材具有分辨率高、清晰直觀、識別偽裝能力強、隱蔽性好及抗電磁干擾能力強等優點，是軍事信息探測的重要手段。激光光盤、激光全息存儲和激光大屏幕顯示系統已用於作戰指揮系統。③紅外製導、激光制導、電視制導和光纖制導等光電制導技術用於武器制導，使武器裝備的命中精度成十倍甚至百倍地提高。紅外、激光和電視制導的多種戰術導彈和航空炸彈，大大提高了彈藥的作戰效能。由紅外跟蹤、激光測距、熱像儀和微光電視組成的光電火控系統，或由它們與雷達組成的複合火控系統，具有測量精度高、抗干擾能力強、能晝夜工作等優點，適合於探測坦克、艦艇、低空和超低空飛機、導彈等軍事目標，大大提高了武器系統的快速反應能力和命中精度。軍用光學的發展取決於軍事需求和基礎理論、技術的進步。各種激光器、紅外探測器、像增強器、固體攝像器件和集成光學器件等，是發展軍用光電技術的基礎，也是光電裝備的核心。繼續提高這些光電器件的性能，特別是它們與微電子集成技術相結合，研製出全新的智能化組件，是軍用光學技術的發展方向。光學遙感、光電制導和光電跟蹤測量技術仍是軍事應用的重點。要加強對實時遙感偵察、目標識別、光電監視與預警、成像跟蹤制導、激光通信等關鍵技術的研究並與計算機技術緊密結合，進一步提高自動化、智能化水平。進一步加強技術基礎研究工作，如目標與背景的光學特性的研究，大氣傳輸特性的研究，激光對光電器件、金屬及非金屬材料破壞機理的研究，自適應光學技術的研究，集成光學及光信息處理技術的研究等。

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