第4卷第6期
2006年12月
光学与光电技术
OPTICS&()PToELECTRONICTECHN()L0GY
V o1.4.No.6
December,2006
文章编号:1672—3392(2006)06—0060—05
军用紫外光学技术的发展
吹管系数刘菊贾红辉尹红伟
(国防科技大学理学院技术物理研究所，长沙410073)
摘要以紫外光在自由大气空间分布特性为基础，介绍了紫外光学技术在几种军事工程中的应 用，主要包括紫外光通信，紫外告警，紫外侦察及紫外制导等技术，讨论了其系统的工作原理及特 点，分析了军用紫外光学技术需要突破的关键技术和难点.
关键词紫外辐射；紫外探测；紫外光通信；散射大气
中图分类号TN929.1文献标识码A
1引言
自上世纪8o年代以来，以美国为代表的世界
先进军事强国，在红外技术相对成熟以后，已将研
究重点转向紫外光波段的军事应用方面，经过2o
润滑油分配器余年的发展，已取得非常显着的成果.紫外通信方
面,2000年美国GTE公司为美国海军研制并装
备了紫外光通信系统_1]；紫外告警方面，美国陆军
研制的PMAWS-2000紫外报警器已经装备在多
种型号的坦克和装甲车上，紫外波段导弹预警系统
AAR57目前已经小批量装备部队，美国航空航天局研究的EBCCD紫外成像系统已经应用于探空火箭，此外带有紫外探测阵列的MSX卫星和Cle—mentineMission卫星也应用于天基告警防御系
统l2；紫外侦察方面，据2000年美国空军报告报道，美军SR71黑鸟高空侦察机首次安装了基
于紫外成像及处理技术的紫外侦察设备；紫外制导方面，美国的"毒刺"导弹等系列导引头就采用红
外/紫外双探测器，极大地增强了尾刺导弹的作战性能；随着紫外光信息技术的应用，紫外干扰技术也相应得到了发展_3]. 虽然美军军用紫外光学技术飞速发展，并研究
出装备服役部队，但项目的研制情况和技术细节目前都处于高度保密状态，与之相比，军用紫外光学技术的研究在我国相对起步较晚，研究领域远远不够，军用紫外光学技术的研究迫在眉睫.
2紫外光在自由大气中空间分布的
特件
紫外光波长为10~400nm，由于在这一波长
范围内的射线依波长变化而表现出不同效应，所以一
般把紫外辐射划分为NUV(400～315nm),
MUV(3l5～28Onm),FUV(280~200nm),VUV (200~10nm)四个波段.
自然界中太阳是最大的紫外辐射源.太阳辐
射的紫外光要到达近地低空地面则要受大气层的强烈作用.大气层影响紫外光在近地低空分布比
较大的因素是氧气分子的吸收和臭氧分子的吸收. 图1是地面的太阳辐射大气吸收光谱一般情况图. 誉,
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图1太阳辐射大气分子吸收光谱图
Fig.1Solarabsorptionspectrum
bymoleculeintheair马氏体耐热钢
从紫外光部分看，氧气对200nm以下的紫外
光波段强烈吸收，臭氧分子对200～300nm紫外
光波段强烈吸收.图2给出了实际测出近地低空
大气太阳光照射到地面光谱的分布情况.从图中
可以看出，波长小于300nm的紫外光在近地表面
收稿日期2006—02—16；收到修改稿日期20060623
作者简介刘菊(1963)，女，硕士研究生，讲师，主要从事信息光学与紫外光学技术研究.E-mail:************.en
第6期刘菊等：军用紫外光学技术的发展
几乎不存在，太阳光紫外辐射在通过大气层后呈以
下特点:
1)高空大气层中的氧气强烈吸收波长小于
200nlTl的紫外线.
2)对流层上部平流层中的臭氧对300～200
rim范围的紫外线有强烈的吸收作用，因而太阳辐
射的紫外线在近地大气中这一波段几乎不存在，这
就是"日盲区".
3)太阳辐射中的近紫外成分(400~300nm)
通过地球大气层较多，因此该波段被称为大气的
"紫外窗口".由于紫外辐射在大气层中传播时强
烈的散射作用，所以近地大气中的紫外辐射是均匀分布的.
图2太阳光在近地紫外光谱分布图
Fig.2Solarultravioletspectrum distributioninthelowair
军用紫外光学技术大多是建立在紫外光在近
地大气中的"日盲区"和大气层中的"紫外窗口"基础上的.在被动式紫外探测应用方面，敌机或攻击导弹的尾焰里辐射出的紫外光会在工作于"日盲" 波段的紫外监测系统..卜形成"亮点"；主动式紫外光传输方面，系统可选用具有紫外"日盲区"光源，工
slqq作时在近地低空大气上几乎无背景光的干扰；在卫星紫外预警方面，由于地球上紫外辐射较小，同时高空20krn左右的臭氧层的强烈吸收紫外光谱,
焊接应力
为卫星紫外预警提供了很干净的背景等等.
军用紫外光学技术的典型应用
利用紫外光易被氧吸收及其在大气中的强烈
散射特性，紫外光学技术在军事工程上主要应用于紫外光通信，紫外告警，紫外侦察及紫外制导等
系统.
3.1紫外光通信
紫外光通信系统的基本原理就是把紫外光作
为信息传输的载体，把需传输的信~,Dri载到紫外光上，以实现信息的发送和接收.常用的紫外光通信系统原理框图如图3所示，该系统信息调制方式采用电流内调制方式，光源一般选用标准低压汞灯, 数字信号经过编码后形成高低电平的数据脉冲编码流，电平转换后进行调频调制，或者数字信号直接调频调制；语音信号在声电转换后直接信息调频
智能卡制作调制，不管传输的是数字信号还是声音信息，被调制后的信号通过驱动电路控制光源的发光频率把信息以光的形式发射出去.携带信息的紫外光信
号经过近地低空大气传输，从紫外光探测器出来的电信号经过处理，解调，判别数据传输或语音传输电路，数字信号通过电平转换或者直接转换还原成数据，语音信号则通过相应电声设备还原成语音. 图3内调制式紫外通信系统原理框图
Fig.3FrameworkofUVcommunication systembyinteriormodulation
另外，紫外光通信系统信息加载方式也可采用
外调制方式，原理框图如图4所示.外部频率调制方式中，紫外光源光强恒定，要传输的数据或语音信号通过调频转换成相应的频率电平信号，被调制后的信号控制晶体开关，使得信号控制紫外光辐射的闪烁频率.这种方式光源一般采用紫外激光器, 系统中发射装置采用发散透镜，接收采用会聚透镜以便能更好实现通信传输.但是由于大气信道对
调制速率的限制和系统采用的光学元件较难集成, 抗震动性能不好，不太适合进行战场上的通信
联络.
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图4外调制式紫外光通信系统原理框图
Fig.4SchematicofUVcommunication systembyexternalmodulation
紫外光通信具有有效范围广，抗干扰能力强,
全天候工作及类似无线电波的非视距工作模式等优势.紫外光通信的局域性以及本身不受无线电
