军用光学

研究从紫外到红外波段范围内电磁辐射的产生、传输、探测、处理，光与物质的相互作用及其在军事领域应用的学科。是以传统光学和光子学为基础，与精密机械、材料学、电子学、计算机技术相结合形成的综合学科。光学在军事上的应用有着久远的历史。中国先秦时代的《墨经》中就有关于光的直线传播和镜面成像规律的论述。17世纪发明的望远镜是在军事上最早应用的光学仪器。19世纪40年代发明的照相术被用于绘图。19世纪后期相继出现的瞄准镜、方向盘、炮队镜和光学测距仪等在炮兵中得到应用。第二次世界大战中，多种光学仪器被用于观察、瞄准、测量和摄影。20世纪40年代，随着红外、微光、激光等光电子技术的发展，出现了主动式红外夜视仪，50年代诞生微光夜视仪和激光测距仪，红外制导技术开始应用于空空、地空导弹。70年代以来，红外、激光、光纤通信等与电子技术、计算机技术紧密结合研制出红外热成像、激光制导、激光通信、光学遥感、靶场测试等装备，显著提高了作战效能。世界各国均十分重视军用光电子技术的研究，特别是在光电精确制导、光学遥感、激光通信、红外热成像和激光武器等技术领域投入较大的力量，使其得到迅速发展。中国的军用光学技术在中华人民共和国建立后得到很大发展。20世纪50年代，首先开展了光学玻璃和普通军用光学仪器的研制，然后是对红外变像管、微光像增强器等光电器件的研究。60年代初，自行设计和生产了多种光学玻璃和光学仪器，研制出主动式红外夜视仪和第一代微光夜视仪及红宝石激光器，开展了红外、激光和靶场光学跟踪测量技术的研究，研制出高速摄影机和大型电影经纬仪。70年代，研制出多种激光测距仪，红外制导、红外跟踪和红外遥感技术得到实际应用。到20世纪末，中国的光子技术得到较快的发展，第二代微光夜视仪、红外热像仪、红外制导和光纤通信技术得到广泛应用，光电经纬仪、高速摄影机等靶场光学跟踪测量设备达到世界先进水平。主要包括军用光学仪器、微光夜视技术、红外技术、激光技术、光学材料和光波传播、目标与背景光学特性等。①军用光学仪器。指可见光波段范围内的普通光学仪器，是最早应用于军事、技术比较成熟的领域。研究目的是扩大和延伸人眼的视觉，实现发现目标、测定目标位置和对目标瞄准等功能。研究内容分为观测仪器（以人眼作为光信息接收器）和摄影测量仪器（用感光胶片记录景物信息）两大类。②微光夜视技术。是在可见光和近红外波段内，将夜间和其他低照度条件下的景物图像转换并增强为人眼可见图像的技术。微光夜视设备分为直接观察的微光夜视仪和间接观察的微光电视摄像机两大类。③红外技术。一切有温度的物体都产生红外辐射，都可以用红外探测器来探测，因而红外探测成为军事上获取目标信息以增加战场透明度的重要手段。红外技术的核心是红外探测器，其工作波段常按大气窗口分为短波红外（1～3微米）、中波红外（3～5微米）和长波红外（8～14微米）；红外探测器按光敏元数，可分为单元探测器和多元探测器。④激光技术。激光是利用受激辐射原理产生的特殊光源，具有单色性好、方向性强、亮度高等特点。激光技术的核心是激光器，通常按工作介质分为固体激光器、半导体激光器、气体激光器、染料激光器、化学激光器和自由电子激光器等。⑤光学材料。研究在可见光、红外和紫外波段使用的各种光学材料。例如，用于可见光的各种光学玻璃，用于激光振荡的激光玻璃，各种非线性晶体、激光晶体、红外探测器材料、半导体超晶格材料、量子阱材料、有机非线性材料等。⑥光波传播、目标与背景光学特性。研究可见光和红外线在大气中的传输及激光的大气传输模型、规律及特性，为激光、红外和夜视技术的应用提供理论和实验数据。20世纪60年代以来，随着微光、红外、激光、光纤等新技术的发展，各种新型光电装备在军事上广泛应用，对作战方式和作战效能产生了重要影响。①红外、微光夜视器材的出现，为夜间作战提供了先进的技术手段。随着强激光技术的发展，用高功率激光器制成的战术激光武器，可使人眼致盲、光电探测器失效。利用高能激光束可摧毁飞机、导弹、卫星等军事目标。②光电侦察器材具有分辨率高、清晰直观、识别伪装能力强、隐蔽性好及抗电磁干扰能力强等优点，是军事信息探测的重要手段。激光光盘、激光全息存储和激光大屏幕显示系统已用于作战指挥系统。③红外制导、激光制导、电视制导和光纤制导等光电制导技术用于武器制导，使武器装备的命中精度成十倍甚至百倍地提高。红外、激光和电视制导的多种战术导弹和航空炸弹，大大提高了弹药的作战效能。由红外跟踪、激光测距、热像仪和微光电视组成的光电火控系统，或由它们与雷达组成的复合火控系统，具有测量精度高、抗干扰能力强、能昼夜工作等优点，适合于探测坦克、舰艇、低空和超低空飞机、导弹等军事目标，大大提高了武器系统的快速反应能力和命中精度。军用光学的发展取决于军事需求和基础理论、技术的进步。各种激光器、红外探测器、像增强器、固体摄像器件和集成光学器件等，是发展军用光电技术的基础，也是光电装备的核心。继续提高这些光电器件的性能，特别是它们与微电子集成技术相结合，研制出全新的智能化组件，是军用光学技术的发展方向。光学遥感、光电制导和光电跟踪测量技术仍是军事应用的重点。要加强对实时遥感侦察、目标识别、光电监视与预警、成像跟踪制导、激光通信等关键技术的研究并与计算机技术紧密结合，进一步提高自动化、智能化水平。进一步加强技术基础研究工作，如目标与背景的光学特性的研究，大气传输特性的研究，激光对光电器件、金属及非金属材料破坏机理的研究，自适应光学技术的研究，集成光学及光信息处理技术的研究等。