Лазери. Основи пристрою і застосування їх у військовій техніці

Технологія

Міністерство загальної та професійної освіти

Російської Федерації

ДЕРЖАВНА АКАДЕМІЯ УПРАВЛІННЯ імені СЕРГО ОРДЖОНІКІДЗЕ

Інститут державного управління

Кафедра,, Управління технологіями ",

РОЗРАХУНКОВО ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА

До курсового проекту з дисципліни

,, КОНЦЕПЦІЯ сучасного природознавства,,

НА ТЕМУ: лазери. ОСНОВИ ПРИСТРОЇ І

ЗАСТОСУВАННЯ ЇХ У ВІЙСЬКОВОЇ ТЕХНІКИ.

Виконала студентка
Слепова І.П. ф-тудержавного управління групи 1 вечірньоговідділення

Керівник

Москва 1997 рік.

С О Д Е Р Ж А Н И Е

стор
1. Вступ 3 -
5

2. Причина дивних властивостей лазерного променя. Когерентного світла. 6-7

а). Анатомія лазера 7-8 б). Типи лазерів: 9-10

- газорозрядні;

- ексімерний;

- елетроіонізаціонние;

- хімічні.

3. Застосування лазерів у військовій справі 11

3.1. Лазерна локація 12-17

- характерні параметри.

3.2. Наземні лазерні віддалеміри та їх застосування в арміях. 18-27

4. Висновок 28-29

5. Використана література. 30

1. ВСТУП

І ось він настав ХХ століття. Уже саме його початок було відзначенонайбільшими досягненнями людського розуму. 7 травня 1895 на засіданні
Російського фізико-хімічного товариства Попов А.С. продемонструваввинайдений ним пристрій зв'язку без дротів, а рік по тому аналогічнепристрій зв'язку без дротів, а рік по тому аналогічний пристрійзапропонував італійський технік і підприємець Г. Марконі. Так народилосярадіо. Наприкінці року, що минає століття бал створений автомобіль з бензиновимдвигуном, який прийшов на зміну винайденому ще в ХVШвеке паровогоавтомобілю. Не менш вражаючим виявилися досягнення у фізиці. Тільки заодне десятиліття на рубежі двох століть було зроблено п'ять відкриттів. У 1895році німецький фізик Рентген відкрив новий вид випромінювання, названий пізнішейого ім'ям. У 1896р. французький фізик Антуан Анрі Беккерель відкрив явищерадіоактивності, в 1897году англійський фізик Дж.Дж.Томсон відкрив електроні в наступному році зміряв його заряд, 14 грудня 1900 року на засіданнінімецького фізичного товариства Макс Планк дав висновок формули дляіспускательной здатності чорного тіла, цей висновок спирався на зовсімнові ідеї, які стали фундаментом квантової теорії - однієї з основнихфізичних теорій ХХ століття. У 1905р. молодий А. Ейнштейн - йому тоді булоусього 26 років - опублікував спеціальну теорію відносності. Всі цівідкриття виробляли приголомшливе враження і багатьох піддавали взамішання - вони ніяк не вкладалися в рамки існування фізики,вимагала перегляду її основних уявлень. Тільки-но розпочавшись, нове століттясповістив про народження нової фізики, позначив невидиму межу, за якоюзалишилася колишня фізика одержала відтепер назву,, класична ,,.

Нові фундаментальні знання привели і до нових технічнихдосягненням - почалося те, що ми сьогодні називаємо науково-технічноїреволюцією. Розвиток вакуумної, а пізніше - з початку 50-х років
-напівпровідникової електроніки дозволило створити досить досконалісистеми радіозв'язку, радіоуправління, радіолокації. У 1948 році буввинайдений транзистор, на початку 60-х років на зміну йому прийшли інтегральнісхеми - народилася мікроелектроніка. Розвиток атомної та ядерної фізикипривело до створення атомної електростанції (с1954г) і суден з атомнимидвигунами (з 1959р). Телебачення, швидкодіючі обчислювальнімашини, різноманітні комп'ютери, промислові роботи - така нашасьогоднішня дійсність.

Перший лазер був створений в 1960 році - і відразу почався бурхливийрозвиток лазерної техніки. У порівняно короткий час з'явилисярізні типи лазерів і лазерних пристроїв призначених для вирішенняконкретних наукових і технічних завдань.

Людина ніколи не хотів жити в темряві, він винайшов багаторізноманітних джерел світла - від канули в минуле стеаринових свічок,газових ріжків, і гасових ламп до ламп розжарювання і ламп денногосвітла, які сьогодні висвітлюють наші вулиці і вдома. І ось з'явився ще одинджерело світла - лазер.

Це джерело світла абсолютно незвичайний. На відміну від усіх іншихджерел, він зовсім не призначається для освітлення. Звичайно при бажанні лазери можуть застосовуватися в якості екстравагантних світильників. Однаквикористовувати лазерний промінь з метою висвітлення настільки ж нераціонально, якопалювати кімнату спалюється в каміні асигнуваннями. На відміну від іншихджерел світла лазер генерує світлові промені, здатні гравірувати,зварювати різати матеріали, передавати інформації., здійснювати вимірювання.контролювати процесу, отримувати особливо чисті речовини, направлятихімічні реакції ... Так що це справді дивні промені.

П. ПРИЧИНА дивних властивостей ЛАЗЕРНОГО

Луча.

когерентного світла.

Для пояснення цих властивостей в науковому мові є спеціальний термін --когерентність. Вчені скажуть, що світло від лампи розжарювання некогерентен, алазерне випромінювання когерентно - і все їм зрозуміло. Людині ж, недостатньоосвіченому в галузі фізики, треба очевидно, пояснити, що такенекогерентного або когерентний світло.

У загальних рисах таке пояснення дати начебто нескладно. Цілком зрозуміло,що потік світла, що поширюється від будь-якого джерела є сумарнийрезультат можна показати безлічі елементарних випромінювачів,якими є окремі атоми або молекули що світиться тіла. У разілампи розжарювання кожен атом-випромінювач висвічується, ніяк неузгоджуючи з іншими атомами-випромінювачами, тому в цілому виходитьсвітловий потік, який можна називати внутрішньо непорядним, хаотичним.
Це є некогорентний світло. У лазері ж гігантську кількість атоміввипромінювачів висвічується узгоджено-в результаті виникає внутрішньоупорядкований світловий потік. Це є когерентний світло.

Коли ми говоримо про лазерному промені, то зазвичай уявляємо собі яскравий ітонкий світловий шнур або світлову нитку. Щось подібне можна побачити вНасправді якщо включити гелій-неоновий лазер. Правда цей лазермалопотужний настільки, що його промінь можна спокійно,, ловити,, в руку. До тогож промінь не,, сліпуче білий,, а соковитого червоного кольору. Щоб він бувкраще видно, треба створити в лабораторії напівтемрява і легку задимленість.
Луч майже не розширюється і скрізь має практично однаковуінтенсивність. Можна розмістити на його шляху ряд дзеркал і змусити йогоописати. складну зламані траєкторію в просторі лабораторії. Урезультаті виникне ефективне видовище - кімната, як би,перекреслена,, в різних напрямках яскравими червоними прямими нитками.

Однак не завжди лазерний промінь виглядає настільки ефектно. Наприклад, промінь
СО2 - лазера взагалі невидимий - адже його довжина хвилі попадає в інфрачервонуобласть спектру. Крім того, не слід думати, що лазерний промінь - цеобов'язкові безперервний потік світлової енергії. У більшості випадківлазери генерують не наскрізною світловий пучок, а світлові імпульси.

1. Анатомія лазера.

Як виглядає лазер? На що він схожий? Лазери відрізняються великимрізноманітністю. Існує величезна кількість різних типів лазерів, вонирозрізняються не тільки характеристиками що генерується ними випромінювання, алетакож зовнішнім виглядом, розмірами, особливостями конструкції.

"Серце лазера" - його активний елемент. В одних лазерів вінявляє собою кристалічний або скляний стрижень циліндричноїформи. У інших - це відпаяти скляна трубка, всередині якої знаходитьсяспеціально підібрана газова суміш. У третіх - кювету зі спеціальноюрідиною. Відповідно розрізняють лазери твердотільні, газові йрідинні. див. табл. стор 88.

2. Типи лазерів.

Продовжуючи знайомитися з лазерами, зробимо екскурсію по великомулазерному господарству. Зупинимося на деяких типах лазерів.

Газорозрядні лазери. Так називають лазери на розряджених газовихсумішах (тиск суміші 1-10мм рт.ст) які порушуються самостійнимелектричним розрядом. Розрізняють три групи газорозрядних лазерів:

- лазери, в яких генерується випромінювання народжується на переходахміж енергетичними рівнями вільних іонів (застосовується термін "іоннілазери ").

- лазери, які генерують на переходах між рівнями вільних атомів.

- лазери, які генерують на переходах між рівнями молекул (такзвані молекулярні лазери)

З величезного числа газорозрядних лазерів виділимо три: гелій-неоновий (як приклад лазера, що генерує на переходах в атомах), аргоновий (іонівлазер) і СО2-лазер (молекулярний лазер). (табл. 113-115)

Гелій-неонової лазер має три основних робочих переходу, на довжинаххвиль 3,39 и1, 15 і 0,63 мкм.

У аргоновий лазер генерація відбувається на переходах між рівнямиодноразового іона аргону (Ar +) основними є переходах на довжинах хвиль
0,488 (блакитний колір) і 0,515 мкм (зелений колір).

Генерація в СО2-лазер відбувається на переходах між коливальнимирівнями молекули вуглекислого газу (СО2) основними є переходи надовжинах хвиль 9,6 і 10,6 мкм. Основними складовими газової суміші євуглекислий газ і молекулярний азот.

ексімерний лазери. Так називають газові лазери генерують напереходах між електронними станами ексімерний (разлетних) молекул. Дотаким молекул належать, наприклад молекули Ar2, Kr2, Xe2, ArF, KrCl,
XeBr та ін Ці молекули містять атоми інертних газів.

Зауважимо, що в ексімерний лазер реалізовані найбільш низькі значеннягенеруються довжин хвиль. Так. в лазері на молекулах Хе2 спостерігаласягенерація на довжині хвилі 0,172 мкм, в лазері на молекулах Kr2 0,147 мкм, влазері на Ar2 0,126 мкм.

Електроіонізаціонние лазери. Як іонізуючого випромінюваннявикористовують ультрафіолетове випромінювання, електронний пучок з прискорювача,пучки заряджених часток, що є продуктами ядерних реакцій.

Хімічні лазери. Реакції йдуть з вивільненням енергії,називають екзоенергетічсекімі. Вони-то і становлять інтерес для хімічнихлазерів. У цих лазерах, що вивільняється при хімічних реакціях, йде назбудження активних центрів і в кінцевому рахунку перетворюється в енергіюкогерентного світла.

Наведемо приклад реакцій заміщення, які використовуються в хімічнихлазерах:

F + H2 -> HF * + H, F + D2 -> DF * + D, H + Cl2 -> Hcl * + Cl,

Cl + HJ -- > HCl * + J.

Зірочка вказує на те, що молекула утворюється у збудженомуколивальному стані.

Існує ще ряд ознак класифікації лазерів, але віднесемо їхрозгляд до спеціальної літератури.

Ш. Застосування лазерів у військовій справі.

До теперішнього часу склалася основні напрямки по яких йдевпровадження лазерної техніки у військову справу. Цими напрямками є:

1. Лазерна локація (наземна, бортова, підводна).

2. Лазерна зв'язок.

3. Лазерні навігаційні системи.

4. Лазерне зброю.

5. Лазерні булку ПРО і ПКО, створювані в рамках стратегічноїоборонної ініціативи - СОІ.

Зараз, отримані такі параметри випромінювання лазерів, які здатніістотно підвищити тактико-технічні дані різних зразків військовоїапаратури (стабільність частоти порядку 10 у -14, пікова потужність 10 в
-12 Вт, потужність безперервного випромінювання 10 в 4 Вт, кутовий розчин променя 10в -6 рад, t = 10 в -12 с, ... = 0,2 ... 20 мкм.
3.1 лазерної локації.

Лазерної локацією називають область оптікоелектронікі, що займаєтьсявиявленням і визначенням місця розташування різних об'єктів за допомогоюелектромагнітних хвиль оптичного діапазону, що випромінюється лазерами.
Об'єктами лазерної локації можуть бути танки, кораблі, ракети, супутники,промислові та військові споруди. Принципово лазерна локаціяздійснюється активним методом. Нам вже відомо, що лазерне випромінюваннявідрізняється від температурного тим, що воно є вузьконаправленим,монохраматічним, має велику імпульсивну потужність і високу спектральнуяскравість. Все це робить оптичну локацію конкурентноспроможної впорівняно з радіолокації, особливо при її використанні в космосі (денемає поглинаючого дії атмосфери) і під водою (де Лоя ряду хвильоптичного діапазону існують вікна прозорості).

В основі лазерної локації, так само як і радіолокації, лежать триосновні властивості електромагнітних хвиль:

1. Здатність відбиватися від об'єктів. Мета і фон на якому вонарозташована, по різному відображають що впало на них випромінювання. Лазерневипромінювання відбивається від всіх предметів: металевих і неметалевих, відлісу, ріллі, води. Більше того, воно відбивається від будь-яких об'єктів, розмірияких менше довжини хвилі, краще, ніж радіохвилі. Це добре відомо зосновної закономірності відображення, з якої випливає, що чим коротшедовжина хвилі, тим краще вона відбивається. Потужність відбитого в цьому випадкувипромінювання обернено пропорційна довжині хвилі в четвертого ступеня.
Лазерному локатор принципово притаманна і велика обнаружітельнаяздатність, ніж радіолокатори - чим, коротше хвиля, тим вона вища. Тому -то виявлялася в міру розвитку радіолокації тенденція переходу від довгиххвиль до більш коротким. Проте виготовлення генераторів радіодіапазоні,випромінюючих понад короткі радіохвилі, ставало все більш важкою справою,а потім і зайшло в глухий кут.

Створення лазерів відкрило нові перспективи в техніці локації.

2. Здатність поширюватися прямолінійно. Використаннявузьконаправленого лазерного променя, яким проводитиметься переглядпростору, дозволяє визначити напрямок на об'єкт (пеленг цілі).

Цей напрямок знаходять за розташуванням осі оптичної системи,формує лазерне випромінювання (в радіолокації - у напрямку антени).
Чим вже промінь, тим з більшою точністю може бути визначений пеленг.
Визначимо коефіцієнт спрямованої дії і діаметр антени за наступноюпростої формули,
G = 4п * S

/2 де G - коефіцієнт спрямованої дії, S - площа антени, м2,
/ - Довжина хвилі випромінювання мкм.

Прості розрахунки показують - щоб отримати коефіцієнт спрямованостіблизько 1,5 при користуванні радіохвиль сантиметрового діапазону, потрібно матиантену діаметром близько 10м. Таку антену важко поставити на танк, а тимбільше на літальний апарат. Вона громіздка і нетранспортабельних. Потрібновикористовувати більш короткі хвилі.

Кутовий розчин променя лазера, виготовленого з використаннямтвердотільного активної речовини, як відомо, складає всього 1,0 - 1,5градуси і при цьому без додаткових оптичних фокусуючих систем
(антен). Отже, габарити лазерного локатора можуть бути значноменше, ніж аналогічного радіолокатора. Використання ж незначнихпо габариту м оптичних систем дозволить звузити промінь лазера до декількохкутових хвилин, якщо в цьому виникне необхідність.

3. Здатність лазерного випромінювання поширюватися з постійноїшвидкістю дає можливість визначати дальність до об'єкта. Так. приімпульсному методі дальнометрірованія використовується наступне співвідношення:

L = ct і

де L - відстань до об'єкта, км, С - швидкість поширеннявипромінювання км/с, t і-час проходження імпульсу до цілі і назад, с.

Розгляд цього співвідношення показує, що потенційна точністьвимірювання дальності визначається точністю вимірювання часу проходженняімпульсу енергії до об'єкта і назад. Абсолютно ясно, що чим, коротшеімпульс, тим краще (за наявності хорошої смуги пропускання, як кажутьрадисти). Але нам вже відомо, що самої фізикою лазерного випромінюваннязакладена можливість отримання імпульсів з тривалістю 10-7 - 10-8 с.
А це забезпечує гарні дані лазерному локатор.

Якими ж параметрами прийнято характеризувати локатор? Які йогопаспортні дані? Розглянемо деякі з них, см.ріс.

Перш за все з о н а д е й с т в і я. Під нею розуміють областьпростору, в якій ведеться спостереження. Її межі обумовленімаксимальної і мінімальної дальності дії і межами огляду по кутімісця і азимуту. Ці розміри визначаються призначенням військового лазерноголокатора.

Іншим параметром локатора є в р е м я о б з о р а.
Під ним розуміється час, протягом якого лазерний промінь приводитьодноразовий огляд заданого обсягу простору.

Наступним параметром локатора є о п р е д е л я е м и е к о о р д и н а т и. вони залежать від призначення локатора. Якщо він призначенийдля визначення місцезнаходження наземних і надводних об'єктів, тодосить вимірювати дві координати: дальність та азимут. При спостереженні заповітряними об'єктами потрібні три координати. Ці координати слідвизначати із заданою точністю, яка залежить від систематіческіх івипадкових помилок. Їх розгляд виходить за рамки цієї книги. Однакбудемо користуватися таким поняттям, як р о з р е ш а ю щ а я с п оз о б н о с т ь. Під роздільною здатністю мається на увазі можливістьроздільного визначення координат близько розташованих цілей. Кожнійкоординаті відповідає своя роздільна здатність. Крім того,використовується така характеристика, як п о м е х о з а щ ищ е н н о с т ь
. Це здатність лазерного локатора працювати в умовах природних
(Сонце, Місяць) і штучних перешкод.

І дуже важливою характеристикою локатора є н а д е ж н н о ст ь. Ця властивість локатора зберігати свої характеристики івстановлених межах в заданих умовах експлуатації.

Схема лазерного локатора, призначеного для вимірювання чотирьохосновних параметрів об'єкта (дальності, азимута, кута місця і швидкості)див. рис. на стор 17. Добре видно, що конструктивно такий локатор складаєтьсяз трьох блоків: передавального, приймального і індикаторного. Основнепризначення передавального лока-тора - генерування лазерного випромінювання,формування його в просторі, у часі та направлення в районоб'єкта. Передавальний блок складається з лазера з джерелом збудження,модулятора добротності, скануючого пристрою, що забезпечує посилкуенергії в заданій зоні по заданому закону сканування, а такожпередавальної оптичної системи.

Головне призначення приймального блоку - прийом випромінювання відбитогооб'єктом, перетворення його в електричний сигнал і обробка длявиділення інформації про об'єкт. Воно складається з приймальні оптичноїсистеми, інтерференційного фільтра, приймача випромінювання, а також блоківвимірювання дальності, швидкості і кутових координат.

Індикаторний блок служить для вказівки в цифровій формі інформації пропараметрах мети.

Залежно від того, для якої мети служить локатор, розрізняють:віддалеміри, вимірники швидкості (допплерівський локатори), власнелокатори (дальність, азимут, і кут місця).

3.2. Наземних лазерних далекомірів.

Лазерна дальнометрія є однією з перших областей практичногозастосування лазерів в зарубіжній військовій техніці. Перші досліди відносяться до
1961 році, а зараз лазерні віддалеміри використовуються і в наземної військовоїтехніці (артилерійські, такі), і в авіації (віддалеміри, висотоміри,целеуказатель), і на флоті. Ця техніка пройшла бойові випробування під
В'єтнамі і на Близькому Сході. В даний час ряд далекомірів прийнятий наозброєння в багатьох арміях світу.

Задача визначення відстані між віддалеміром і метою зводиться довиміру відповідного інтервалу часу між зондуюче сигналом ісигналом, відбиття від мети. Розрізняють три методи вимірювання дальності взалежно від того, який характер модуляції лазерного випромінюваннявикористовується в далекомір: імпульсний, фазовий або фазово-імпульсний.
Зовнішній вигляд імпульсного далекоміра показаний на малюнку.

Сутність імпульсного методу дальнометрірованія полягає в тому, що дооб'єкту надсилається зондуюче імпульс, він же запускає тимчасової лічильникв далекоміра. Коли відбитий об'єктом імпульс приходить до далекомір, товін зупиняє роботу лічильника. За часового інтервалу автоматичновисвічується перед оператором відстань до об'єкта. Використовуючи ранішерозглянуту формулу, оцінимо точність такого методу дальнометрірованія,якщо відомо, що точність вимірювання інтервалу часу між зондуюче івідбитим сигналами відповідає 10 в -9 с. Оскільки можна вважати,що швидкість світла дорівнює 3 * 10в10 см/с, отримаємо похибка у змінівідстані близько 30 см. Фахівці вважають, що для вирішення низкипрактичних задач цього цілком достатньо.

При фазовому методі дальнометрірованія лазерне випромінювання модулюєтьсяпо синусоїдальній закону. При цьому інтенсивність випромінювання змінюється взначних межах. В залежності від дальності до об'єкта змінюєтьсяфаза сигналу, що впав на об'єкт. Відбитий від об'єкта сигнал прийде наприймальний пристрій також з певною фазою, що залежить від відстані.
Це добре показано у роздiлi геодезичних далекомірів. Оцінимо похибкафазового далекоміра, придатного працювати в польових умовах. Фахівцістверджують, що оператору (не дуже кваліфікованому солдату) не складновизначити фазу з помилкою не більше одного градуси. Якщо ж частотамодуляції лазерного випромінювання складає 10 Мгц, то тоді похибкавимірювання відстані складе близько 5 см.

Перший лазерний далекомір ХМ-23 пройшов випробування, і був прийнятий наозброєння армій. Він розрахований на використання в передових наглядовихпунктах сухопутних військ. Джерелом випромінювання в ньому є лазер нарубіні з вихідною потужністю 2,5 Вт і тривалістю імпульсу 30нс. Уконструкції далекоміра широко використовуються інтегральні схеми. Випромінювач,приймач і оптичні елементи змонтовані в моноблоці, який маєшкали точного звіту азимута і кута місця мети. Харчування далекомірапроводиться то батареї нікелево-кадмієвих акумуляторів напругою 24в,що забезпечує 100 вимірювань дальності без підзарядки. В іншомуартилерійської далекомір, також прийнятому на озброєння армій, єпристрій для одночасного визначення дальності до чотирьох цілей.,що лежать на одній прямій, шляхом послідовного стробування дистанцій
200,600,1000, 2000 і 3000м.

Цікавий шведський лазерний далекомір. Він призначений длявикористання в системах управління вогнем бортової корабельної та береговоїартилерії. Конструкція далекоміра відрізняється особливою міцністю, щодозволяє застосовувати його в складених умовах. Дальномер можна сполучати принеобхідності з підсилювачем зображення або телевізійним візиром. Режимроботи далекоміра передбачає або вимірювання через кожні 2с. протягом
20 с. і з паузою між серією вимірювань протягом 20 с. або через кожні 4с.протягом тривалого часу. Цифрові індикатори дальності працюютьтаким чином, що коли один з індикаторів видає останню обмірюванудальність, і в пам'яті іншого зберігаються чотири попередні вимірюваннядистанції.

Досить вдалим лазерним віддалеміром є LP-4. Він має в якостімодулятора добротності оптико-механічний затвор. Приймальна частинадалекоміра є одночасно візиром оператора. Діаметр вхіднийоптичної системи складає 70мм. Приймачем служить портативний фотодіод,чутливість якого має максимальне значення на хвилі 1,06 мкм.
Лічильник забезпечений схемою стробування по дальності, що діє з установкиоператора від 200 до 3000м. У схемі оптичного візира перед окуляромпоміщений захисний фільтр для запобігання очі оператора від діїсвого лазера при прийомі відбитого імпульсу. Випромінювач в приймачзмонтовані в одному корпусі. Кут місця цілі визначається в межах + 25градусів. Акумулятор забезпечує 150 вимірювань дальності без підзарядки,його маса всього 1 кг. Дальномер пройшов випробування і був закуплений у рядікраїн таких як - Канада, Швеція, Данія, Італія, Австралія. Крім того,міністерство оборони Великобританії уклало контракт на поставкуанглійської армії модифікованого далекоміра LP-4 масою в 4.4.кг.

Портативні лазерні віддалеміри розроблені для піхотнихпідрозділів і передових артилерійської спостерігачів. Один з такихдалекомірів виконаний у вигляді бінокля. Джерело випромінювання і приймачзмонтовані в загальному корпусі, з Монокулярний оптичним візиромшестикратного збільшення, в поле зору якого є світлове табло зсвітлодіодів, добре помітних як вночі, так і вдень. У лазері якджерела випромінювання використовується алюмінієвих-іттріевий гранат, змодулятором добротності на ніобата літію. Це забезпечує пікову потужністьв 1,5 Мвт. У приймальні частини використовується здвоєний лавинний фотодетектора зширокосмуговим малошумні підсилювачем, що дозволяє детектироватькороткі імпульси з малою потужністю, що становить всього 10 в -9 Вт Помилковісигнали, відбиті від навколишніх предметів, що знаходяться в стовбурі зметою, виключається за допомогою схеми стробування по дальності. Джереломхарчування є малогабаритна акумуляторна батарея, що забезпечує 250вимірювань без підзарядки. Електронні блоки далекоміра виконані наінтегральних та гібридних схемах, що дозволило довести масу далекоміраразом з джерелом харчування до 2 кг.

Установка лазерних далекомірів на танки відразу зацікавилазарубіжних розробників військового озброєння. Це пояснюється тим, що натанку можна ввести дальномер в систему управління вогнем танка, ніж підвищитийого бойові якості. Для цього було розроблено дальномер AN/VVS-1 для танка
М60А. Він не відрізнявся за схемою від лазерного артилерійського далекоміра наубога, але окрім видачі даних про дальність на цифрове табло в лічильно -вирішальне пристрій системи керування вогнем танка. При цьому вимірдальності може здійснюватися як навідником гармати так і командиром танка.
Режим роботи далекоміра - 15 вимірювань в хвилину протягом однієї години.
Закордонна друк повідомляє, що досконаліший далекомір, розробленийпізніше, має межі вимірювання дальності від 200 до 4700м. з точністю +
10 м, і лічильно-вирішальне пристрій, пов'язане з системою управління вогнемтанка, де спільно з іншими даними обробляється ще 9 видів даних пробоєприпаси. Це, на думку розробників, дає можливість вражати ціль зпершого пострілу. Система управління вогнем танкової гармати має в якостідалекоміра аналог, розглянутий раніше, але в неї входять ще сімчуттєвих датчиків і оптичний приціл. Назва установки "Кобельда". Удруку повідомляється що вона забезпечує високу ймовірність ураження цілі інезважаючи на складність цієї установки перемикач механізму балістики вположення, що відповідає обраному типу пострілу, а потім натиснути кнопкулазерного далекоміра. При веденні вогню по рухомій цілі навідникдодатково опускає блокувальний перемикач керування вогнем длятого, щоб сигнал від датчика швидкості повороту башти під час стеження за метоюнадходив за тахометром в обчислювальний пристрій, допомагаючи вироблятисигнал установи. Лазерний далекомір, що входить в систему "Кобельда",дозволяє вимірювати дальність одночасно до двох цілей, розташованих устворі. Система відрізняється швидкодією, що дозволяє зробитипостріл в найкоротший час.

На малюнку наведено залежності, що показують, якзмінюється вірогідності поразки нерухомої цілі в разі використаннязвичайного прицілу, стеродальномера з простим рахунковим приладом, системи злазерним віддалеміром. Аналіз графіків показує, що використання системиз лазерним віддалеміром і ЕОМ забезпечує ймовірність ураження ціліблизьку до розрахункової. Графіки також показують, наскільки підвищуєтьсяймовірність ураження що рухається мети.

| 1,0 | | | | | | | | | | | | | | |
| | | | | | | | | | | | | | | |
| 0,8 | | | | | | | | | | | | | | |
| | | | | | | | | | | | | | | |
| 0,6 | | | | | | | | | | | | | | |
| | | | | | | | | | | | | | | |
| 0,4 | | | | | | | | | | | | | | |
| | | | | | | | | | | | | | | |
| 0,2 | | | | | | | | | | | | | | |
| | | | | | | | | | | | | | | |

1000 2000

3000

Якщо для нерухомих цілей ймовірність ураження при використаннілазерної системи в порівнянні з імовірністю ураження при використаннісистеми з стереодальномером не становить великої різниці на дистанціїблизько 1000м, і відчувається лише на дальності 1500м, і більше, то длярухомих цілей виграш явний. Видно, що ймовірність ураження що рухається мети при використанні лазерної системи в порівнянні з імовірністюураження при використанні системи з стереодальномером вже на дистанції
100м, підвищується більш ніж в 3,5 рази, а на дальності 2000м., Десистема з стереодальномером ставати практично неефективною,лазерна система забезпечує вірогідність поразки з першого пострілублизько 0,3.

В арміях, крім артилерії і танків, лазерні віддалеміривикористовуються в системах, де потрібно в короткий проміжок часувизначити дальність з високою точністю. Так, у пресі повідомлялося врозроблена автоматична система супроводу повітряних цілей івимірювання дальності до них. Система дозволяє проводити точне вимірюванняазимута, кута місця і дальності. Дані можуть бути записані на магнітнустрічку і оброблені на ЕОМ. Система має невеликі розміри і масу ірозміщується на рухомому фургоні. У систему входить лазер, що працює вінфрачервоному діапазоні. Приймальний пристрій з інфрачервоної телевізійноїкамерою, телевізійне контрольний пристрій, що стежить дзеркало зсервопроводом, цифровий індикатор та записуючий пристрій. Лазернепристрій на неодімовим склі працює в режимі модульованимдобротності і випромінює енергію на хвилі 1,06 мкм. Потужність випромінюваннястановить 1 Мвт в імпульсі при тривалості 25нс і частоті слідуванняімпульсів 100 Гц. Розбіжність лазерного променя 10 мрад. У каналахсупроводження використовуються різні типи фотодетекторів. У приймальномупристрої використовується кремнієвий світлодіод. У каналі супроводу --решітка, що складається з чотирьох фотодіодів, за допомогою яких виробляєтьсясигнал неузгодженості при зсуві цілі в сторону від осі візування поазимуту і куту місця. Сигнал з кожного приймача надходить навідеоусілітель з логарифмічною характеристикою і динамічним діапазоном
60 дБ. Мінімальною пороговий сигнал при якому система стежить за метоюскладає 5 * 10в-8Вт. Дзеркало спостереження за метою приводиться в рух заазимуту і куту місця сервомоторами. Система слідкування дозволяє визначатимісце розташування повітряних цілей на відстані до 19 км. при цьому точністьсупроводження цілей, що визначається експериментально становить 0,1 мрад. поазимуту і 0,2 мрад за кутом місця мети. Точність вимірювання дальності + 15см.

Лазерні віддалеміри на убога та неодімовим склі забезпечуютьвимірювання відстані до нерухомої або повільно переміщаються об'єктів,оскільки частота проходження імпульсів невелика. Не більше одного Герца.
Якщо потрібно вимірювати невеликі відстані, але з більшою частотою цикліввимірювань, то використовують фазові віддалеміри з випромінювачем нанапівпровідникових лазерах. У них як джерело застосовується, якправило, арсенід галію. Ось характеристика одного з далекомірів:вихідна потужність 6,5 Вт в імпульсі, тривалість якого дорівнює 0,2 мкс, ачастота слідування імпульсів 20 кГц. Розбіжність променя лазера складає
350 * 160 мрад тобто нагадує пелюстка. При необхідності кутоварозбіжність променя може бути зменшена до 2 мрад. Приймальний пристрійскладається з оптичної системи, а фокальній площині якої розташованадіафрагма, що обмежує поле зору приймача в потрібному розмірі.
Колімація виконується короткофокусної лінзою, розташованої за діафрагмою.
Робоча довжина хвилі складає 0,902 мкм, а дальність дії від 0 до
400м. У пресі повідомляється, що ці характеристики значно поліпшенів більш пізніх розробках. Так, наприклад вже розроблений лазернийвіддалемір з дальністю дії 1500м. і точністю вимірювання відстані +
30м. Цей дальномер має частоту проходження 12,5 кГц при тривалостіімпульсів 1 мкс. Інший далекомір, розроблений в США має діапазонвимірювання дальності від 30 до 6400м. Потужність в імпульсі 100Вт, а частотапроходження імпульсів становить 1000 Гц.

Оскільки застосовується кілька типів далекомірів, то намітиласятенденція уніфікації лазерних систем у вигляді окремих модулів. Цеспрощує їх складання, а також заміну окремих модулів в процесіексплуатації. За оцінками фахівців, модульна конструкція лазерногодалекоміра забезпечує максимум надійності і ремонтопридатності в польовихумовах.

Модуль випромінювача складається із стрижня, лампи-накачування, освітлювача,високовольтного трансформатора, дзеркал резонатора. модулятора добротності.
У якості джерела випромінювання використовується зазвичай неодимові скло абоалюмінієвих-натрієвий гранат, що забезпечує роботу далекоміра безсистеми охолодження. Всі ці елементи головкі розміщені в жорсткомуциліндричному корпусі. Точна механічна обробка посадкових місць наобох кінцях циліндричного корпусу голівки дозволяє здійснювати їхшвидку заміну й установку без додаткового регулювання, а цезабезпечує простоту технічного обслуговування і ремонту. Дляпервісної юстування оптичної системи використовується опорне дзеркало,укріплене на ретельно обробленої поверхні головки, перпендикулярноосі циліндричного корпусу. Освітлювач дифузійного типу являєсобою два входять один в іншій циліндра між стінками яких знаходитьсяшар окису магнію. Модулятор добротності розрахований на безперервнустійку роботу або на імпульсну зі швидким запусками. основні даніуніфікованої головки такі: довжина хвилі - 1,06 мкм, енергія накачування -
25 Дж, енергія вихідного імпульсу - 0,2 Дж, тривалість імпульсу 25нс,частота проходження імпульсів 0,33 Гц протягом 12с допускається робота зчастотою 1 Гц), кут розбіжність 2 мрад. Внаслідок високоїчутливості до внутрішніх шумів фотодіод, передпідсилювач і джерелохарчування розміщуються в одному корпусі з можливо більш щільної компонуванням, ав деяких моделях все це виконано у вигляді єдиного компактного вузла. Цезабезпечує чутливість порядку 5 * 10 в -8 Вт

В підсилювачі є порогова схема, що збуджують в той момент,коли імпульс досягає половини максимальної амплітуди, що сприяєпідвищення точності далекоміра, бо зменшує вплив коливань амплітудиприходить імпульсу. Сигнали запуску і зупинки генеруються цим жефотоприймачем і йдуть тим же шляхом, що виключає систематичніпомилки визначення дальності. Оптична система складається з афокальноготелескопа для зменшення розбіжність лазерного променя і фокусуючогооб'єктива фотоприймача. Фотодіоди мають діаметр активної майданчики 50,
100, і 200 мкм. Значному зменшення габаритів сприяє те, щоприйомна й передавальна оптичні системи поєднані, причому центральначастина використовується для формування випромінювання передавача, а периферійначастина - для прийому відбитого від цілі сигналу.

1У. ВИСНОВОК.

За останній час в Росії і за кордоном були проведені великідослідження в галузі квантової електроніки. створені різноманітні лазери,а також прилади, засновані на їх використанні. Лазери тепер застосовуютьсяв локації й у зв'язку, в космосі і на землі, у медицині й будівництві, уобчислювальної техніки і промисловості, у військовій техніці. З'явилося новенауковий напрямок - голографія, становлення та розвиток якої такожнемислимо без лазерів.

Однак, обмежений обсяг цієї роботи не дозволив відзначити такийважливий аспект квантової електроніки, як лазерний термоядерний синтез, провикористання лазерного випромінювання для одержання термоядерної плазми.
Стійкість світлового стиснення. Не розглянуто такі важливі аспекти, яклазерне розділення ізотопів, лазерне одержання чистих речовин, лазернахімія і багато іншого. Але ми розглянути