装备环境工程2012年04月

选择功能，可调至大气衰减最小的波长，是未来舰载

1舰载激光武器

舰载激光武器利用高能激光束在目标表面上产生极高的功率密度，使目标受热、燃烧、熔融或汽化，并产生爆震波，达到摧毁敌方的目的，主要用于拦截和击毁入侵的低空飞机、反舰导弹、超低空掠海飞行的巡航导弹和海面舰艇。主要特点有：1）光速出击，不必计算发射的提前量，适合于攻击低空或超低空快速运动的目标；2）反应灵敏，能迅速改变光束方向，频繁发射，对付多目标；3）杀伤力可调，可对目标进行不同程度的杀伤，适用于不同的海面作战要求；4）边际成本低，发射成本相对于导弹很低。激光武器的缺点是受天气（特别是浓雾、大雨、大雪等恶劣天气）影响较大，无法全天候作战。海洋大气中密集的水分子和盐粒会严重衰减激光能量，减小舰载激光武器的有效射程和破坏威力。

舰载激光武器主要由高能激光器、光束控制与发射系统、高精度跟踪瞄准系统组成。高能激光器是舰载激光武器的核心，用于产生高能激光束。光束控制与发射系统将激光器产生的高能激光束定向发射出去，并通过自适应补偿技术消除湍流大气对激光束的影响，以保证将高质量的激光束聚焦到目标上，达到最佳的作战性能。高精度跟踪瞄准系统用来捕获、跟踪目标，引导光束瞄准发射，并判定毁伤效果。

决定舰载激光武器防御能力的是到达目标的激光功率密度，与激光发射功率和波长密切相关，因此舰载激光武器在选取高能激光器时，考虑的主要因素有：1）发射功率高；2）能量转换效率高；3）激光波长位于大气窗口；4）光束发散小。根据作战对象和射程的不同，舰载激光武器要求的发射功率为数十千瓦到数兆瓦，在舰载激光武器研制过程中，选用的高能激光器主要有化学激光器、光纤激光器、板条激光器和自由电子激光器。化学激光器具有兆瓦级能量输出，但由于严重的“热晕”效应而逐渐被放弃[1]。光纤激光器和板条激光器技术成熟、结构简单、体积较小，输出功率为数十千瓦至数百千瓦，可以用于近距离舰船或飞机的攻击，成为中短期内舰载激光武器发展的重点。自由电子激光器，是目前最复杂、具有兆瓦级潜在输出功率的高能激光器，且具有波长

激光武器的理想选择[2]。

2大气传输效应

强激光在大气中传输时，会受到大气的各种影响，大气传输效应可分为线性效应和非线性效应。前者包括大气折射、大气吸收与散射和大气湍流等，大气吸收和散射引起激光功率衰减，大气湍流造成激光光束质量下降；后者主要有受激拉曼散射、热晕和击穿等。

2.1大气折射

大气折射使得激光通过大气传播时光程增加，激光束偏离预定的目标位置。对激光武器系统而言，既要考虑探测光束的折射，又要考虑攻击强激光光束的折射效应修正以及强激光作用后大气密度改变的折射补偿。大气折射对于战略激光武器很重要，对于舰艇近距离防御的战术激光武器则影响较小。

标准大气条件下（15℃，101325Pa）的大气折射指数ns为[3]：

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（1）

式中：σ=1/λvac，λvac为真空中波长，μm。温度为t，压强为p时的大气折射指数nt，p为: " !

（2）

2.2大气衰减

大气对舰载激光武器的功率衰减主要为大气分子和气溶胶的吸收和散射。大气分子的吸收由分子吸收光谱特性决定，可见光波段在0.4～0.76μm，透射率较高，红外波段在1μm，3～5μm，8～12μm吸收较弱，成为激光大气传输的大气窗口。当散射光的频率与入射光的频率相同时为弹性散射，大气分子的散射用瑞利散射理论解释，分子散射截面与激光波长的四次方成反比，与散射体数密度的平方成反比。气溶胶的散射用Mie散射理论处理。对近