Physics 版 (精华区)

发信人: zjliu (秋天的萝卜), 信区: Physics
标  题: 红外有源干扰技术发展综述
发信站: 哈工大紫丁香 (Sun Jun  1 18:50:15 2003)

摘 要 红外有源干扰技术包括红外干扰弹、红外干扰机、定向红外对抗和激光致盲等。

综述了国外红外有源干扰技术的发展现状。
关键词 红外干扰，红外对抗，激光致盲式干扰。
1 前 言
在过去的30年里，据不完全统计，在战场上损失的飞机中，被红外导弹击落击伤的约占

93％，而雷达制导导弹和高射炮火仅占5％左右。
面对红外导弹威胁的日趋严重，迫使人们不断开发出先进的红外对抗(IRCM)手段。采用

红外干扰弹、红外干扰机、定向红外对抗和激光致盲等红外有源干扰手段，可以有效对

抗红外导弹，确保自身平台的安全。
2 红外干扰弹
红外干扰弹是极其有效的红外对抗手段，它能将红外导弹引偏使其脱靶，从而确保军事

平台的安全。红外干扰弹作为红外对抗的重要组成部分，在历次现代战争中都发挥了重

要作用。经过几十年的发展，今天已达到相当高的水平。各国已开发出各种红外干扰弹

，红外干扰弹已由单一诱饵发展到红外／射频复合诱饵，对抗红外成像导弹的干扰弹已

研制成功。
2.1 红外干扰弹工作过程
红外干扰弹的工作过程是：当红外干扰弹被抛射点燃后产生高温火焰，并在规定光谱范

围内产生强红外辐射，从而欺骗或诱惑敌红外探测系统或红外制导系统。红外干扰弹的

前身是侦察机上的照明闪光弹。目前，普通的红外干扰弹的药柱由镁粉、聚四氟乙烯树

脂和粘合剂等组成。通过化学反应使化学能转变成辐射能，反应生成物主要有氟化镁、

碳和氧化镁等，其燃烧反应温度高达2,000～2,200 K。典型红外干扰弹配方在真空中燃

烧时产生的热量约为7,500 J／g，在空气中燃烧时约是真空中的两倍。
红外干扰弹的辐射特性：由于红外导引头的工作波段一般在1.8～3.5 μm和3.0～3.5 μ

m，所以理想的红外干扰弹的红外辐射光谱特性也应具有与被保护目标相似的光谱分布(

在红外导引头的工作波段内)，并且其辐射强度一般要大于目标辐射强度的两倍以上，这

样才能有效地保护目标。红外干扰弹的干扰波段一般是1～5 μm。一般喷气式飞机发动

机尾喷口的温度约900 K，尾喷口面积是数千平方厘米，如果是两台发动机，则飞机发动

机尾喷口处等效的辐射强度约为500～3 000 W／sr，因此，红外干扰弹的辐射强度至少

应为1,000～6,000 W／sr。红外干扰弹的辐射强度指标一般是由目标的红外辐射强度所

决定的。红外辐射主要在1～3 μm，3～5 μm波段内产生。
红外干扰弹要达到干扰效果就是要使红外导弹攻击目标时产生脱靶。干扰成功的判别准

则是使导弹的脱靶量大于导弹的杀伤半径，并且要加上一定的安全系数。红外干扰弹的

战术使用主要包括红外干扰弹投放的时间间隔、投放的时机和一次投放的数量。红外干

扰弹投弹间隔时间和导弹攻击方位、载机的飞行速度、载机的飞行高度和威胁特征有关

。在威胁特征中主要涉及到的是制导的类型和红外导弹的导引头红外视场角。导弹攻击

方位主要影响载机飞出红外视场角的时间及在该方位上载机红外辐射特性；载机的速度

决定载机飞出红外视场角的时间；导引头红外视场角主要决定角度分辨单元的宽度，决

定载机飞出该分辨单元时间。
2.2 红外干扰弹的战术使用
红外干扰弹有如下3种战术使用方法：
2.2.1 诱骗
诱骗的主要目的是使红外导弹脱靶。这时，红外干扰弹的辐射特征能被红外导引头所探

测而优先跟踪诱饵，造成脱靶。这就需要红外干扰弹能在红外导引头的工作波段辐射出

比目标更强的信号，而红外导弹往往是跟踪最强的红外辐射源，这就造成导弹跟踪红外

干扰弹而脱靶。在正确使用的情况下，一枚红外干扰弹就能有效对抗红外导弹。
2.2.2 分散
分散主要用于舰载，其目的是在反舰导弹的红外寻的器未跟踪目标之前就投放红外干扰

弹，使反舰导弹优先跟踪红外干扰弹。这时，红外干扰弹的红外辐射特征不必超过目标

，但却是红外寻的器遇到的唯一可信目标。
2.2.3 淡化
淡化通常用来对抗红外成像制导反舰导弹，这种制导系统能跟踪和观测几个潜在的目标

，所以往往用n个诱饵对抗一枚导弹。使用这种战术要比诱骗和分散少。
在飞机持续攻击目标时，可以以一定时间间隔投放干扰弹。攻击机常常以近似等于燃烧

时间的时间间隔投放干扰弹。这样的战术或者破坏导弹寻的器的跟踪或者使导弹寻的器

中断截获。
红外干扰弹投放设备的种类很多，大多数红外干扰弹的投放设备是和箔条弹共同使用，

两弹同时装备，以对付不同种类的导弹。这样，一般情况下红外干扰弹和箔条干扰弹被

设计成具有相同的外形尺寸，或者是箔条干扰弹外形尺寸的两倍。
如果飞机上装备红外报警设备，那么，当其发现导弹来袭便可以按照规定投放红外干扰

弹。在没有红外报警设备或报警设备不可靠的情况下，为了安全起见，一旦进入攻击状

态或者进入敌防御区域，为了对付敌方发射的红外导弹，飞机以近似等于红外干扰弹燃

烧持续时间的时间间隔连续投放红外干扰弹，预防敌红外导弹的拦截与跟踪。
红外干扰弹在对红外导弹进行干扰时其投放数量与飞机的飞行状态、飞行速度、飞行高

度、导弹来袭方位等因素有关。红外干扰弹的投放原则主要是根据飞机自身的红外辐射

强度来进行判断。例如：飞机在加力飞行状态比正常巡航时的红外辐射强度要大得多。

所以，在某些情况下，红外干扰弹的战术使用要根据战场实际情况做出决定。
红外干扰弹在军舰和装甲车等平台上的战术使用与机载红外干扰弹的战术使用有许多相

似之处。
3 红外有源干扰机
红外干扰机是一种有源红外对抗装置，能发出经过调制精确编码的红外脉冲，使来袭导

弹产生虚假跟踪信号，从而失控而脱靶。目前国外已装备部队的红外干扰机多采用0.4～

1.5 μm的非相干光源，主要有以下3种：
a) 强光灯型，如铯灯、氙弧灯和蓝宝石灯等。AN／ALQ-204斗牛士(Matador)干扰机是洛

拉尔公司研制的，已装备美国总统专机、英女王座机和其它国家的首脑／要人专机上。

它采用脉冲调制灯、复合干扰码。基本系统包括：能够同步工作的多部发射机和控制器

单元，每部发射机具有4～12 kW的红外辐射能力。
MIRTS型红外干扰系统为诺斯洛普公司所生产，采用一个多头蓝宝石灯，模块化结构，既

能机内安装，又可吊舱安装，工作波长3～5 μm和8～14 μm，全方位干扰。
b) 加热型，是由电加热或燃油加热红外辐射元件而产生所需的红外辐射。而在载机电源

功率有限的情况下，采用燃油加热可大大降低电力消耗。
AN／ALQ-144，AN／ALQ-146，AN／ALQ-147这3种型号都是桑德斯公司生产的，为70年代

产品，用以保护中型直升机和小型固定翼飞机。ALQ-144具有一个被高效调制系统环绕的

圆柱形电加热陶瓷红外辐射源，安装在发动机排气管前上部，以全向干扰红外导弹。它

能非常精确地模拟载机发动机排气的红外光谱，可有效干扰6种红外制导的地空、空空导

弹。
c) 燃油型，当目标受威胁时，由发动机喷出一团燃油，延时一段时间后发出与发动机类

似的红外能量。这种方法介于红外干扰机与红外诱饵之间，所以也有人称这种方法为红

外诱饵。
4 定向红外对抗
红外干扰机是红外对抗的重要手段。人们从红外对抗的实践中得出规律：红外干扰机产

生的光辐射越强，导弹偏离飞机的距离就越大。而随着更先进导弹的不断问世，也迫使

人们加大干扰机的输出功率。但是干扰机的输出功率不能无限增大，它受到干扰机体积

、输出孔径尺寸和基本功率消耗的限制。这就促使人们开发出定向红外对抗(DIRCM)技术

，即将红外干扰能量集中到狭窄的光束中，当红外导弹逼近时，导弹逼近报警系统(MAW

S)，将光束引向来袭导弹方向，使导弹导引头工作混乱而脱靶。
定向红外对抗可以采用常规的红外光源也可以采用激光，而激光能在干扰光束中集中更

大的能量。同其它红外对抗方法相比，相干光(激光)定向红外对抗(CDIRCM)技术能提供

更远的作用距离和更大的灵活性，能有效干扰制导系统先进的新一代红外导弹。
为使红外干扰光束及时准确指向来袭导弹，必须跟踪导弹并给出导弹的方位数据。这项

功能是由导弹逼近报警系统完成的。一般采用无源红外或紫外探测的导弹逼近报警系统

，它具有360°覆盖范围。由于导弹逼近报警系统无源探测，且红外干扰能量定向发射，

所以大大提高了载机的隐蔽性。
美国三军正在分别开展以倍频CO2激光器和采用非线性光学技术的固体激光器为光源的相

干光定向红外对抗研制计划，以装备飞机、舰艇以及装甲车辆。同其它红外对抗方法一

样，相干光定向红外对抗仍然是通过欺骗方式使导弹脱靶，其激光能量远小于激光致盲

的能量。
美国诺斯洛普公司研制的QRC-84-02B萤火虫系统使用波长9.6 μm的CO2脉冲激光器，通

过AgGaS2非线性晶体进行倍频，产生波长4.8 μm的二次谐波。该相干光定向红外对抗系

统的脉冲重复频率为500 Hz到1～20 kHz可变。
美国洛克希德·桑德斯公司正在研制先进的战术红外对抗(ATIRCM)系统，它是第1个采用

激光束对抗新一代红外导弹的机载系统。先进的战术红外对抗系统采用的是非闭环技术

。这种相干光定向红外对抗系统开始将使用AN／AAR-47紫外报警设备来引导调制脉冲激

光束，但也将对Santa Barbara研究中心开发的新型导弹逼近报警系统进行试验。这种报

警系统将使用红外焦平面凝视传感器，可望比AAR-47提供更大的探测距离。
先进的战术红外对抗的研制与生产开发预计用3年时间。在1997年已交付6台样机，而第

1台生产型干扰系统将在2001年交付，并正式投入生产。先进的战术红外对抗系统可对付

一切现役的红外导弹，并有潜力对付下一代导弹。
美空军赖特实验室计划研制一种灵巧的相干光定向红外对抗系统，称之为激光红外对抗

飞行实验(LIFE)。与先进的战术红外对抗不同，它采用的是闭环技术：首先发射激光，

红外导弹寻的器将激光反射回去，然后将反射波加以分析以确定红外导弹的类型，最后

选择最有效的激光调制来对抗特殊类型的红外导弹。这种闭环的相干光定向红外对抗系

统更具灵活性，且能更好地对抗新式红外导弹，但结构较复杂。洛拉尔公司为该系统提

供CO2激光器，由非线性晶体倍频后输出波长4～5 μm。
1995年初，美国国防部与诺斯洛普·格鲁曼公司签订了2.71亿美元的合同，研制并生产

数目保密的相干光定向红外对抗系统，开始称之为Nemesis(复仇女神)，后来正式定名为

AN／AAQ-24(V)系统。AN／AAQ-24(V)最初采用非相干光干扰红外导弹，将来则使用激光

。AAQ-24(V)将使用西屋公司开发的小型化的AN／AAR-54紫外型导弹逼近告警系统。AAR

-54安装在4个转轴上，以使相干光定向红外对抗系统具有快速反应和精确定位的能力。


5 激光致盲
5.1 激光致盲原理
强激光致盲导引头的器件主要包括探测器、调制盘、滤光片以及头罩。激光束必须直射

在导引头上足够的时间。如果是破坏头罩，激光辐射能量必须能被头罩吸收，所以激光

波长应在导引头的响应波段之外。
射到导引头上的激光功率Pe可由下式来计算：
Pe＝P1τaτoAc／Ω1R2 (1)
式中P1——激光功率；
Ω1——激光束的张角；
τa——大气传输系数；
τo——光学传输系数；
Ac——导引头的有效集光面积；
R——从激光器到导引头的距离。
红外探测器受破坏的阈值与下列因素有关，即破坏机制、辐照时间、束径、集光波长、

探测器结构材料的热学性质与散热器耦合品质等。美国海军研究实验室的研究表明，当

辐照时间很短(τ＜0.1×10－4s)时，激光辐射阈值Eo(单位为W／cm2)的变化与τ成反比

。在中等辐照时间时(0.1×10-4 s＜τ＜0.01s)，Eo的变化与脉冲时间的方根成反比。

当τ＞0.01 s时，Eo不变。当辐照时间很短时，为使探测器的表面温度升至其熔点，所

需的能量密度与材料的吸收系数成反比，与比热及使探测器材料熔化而必须的表面温度

增量成正比。
对于导引头所使用的红外探测器材料，当脉冲宽度为0.1×10－6s时，Eo的范围为1×10

6 W／cm2～1×107 W／cm２，相当于0.1～1 J／cm２的连续光流量强度。通常，PbS和P

bSe薄膜探测器具有较高的吸收系数，因此有比其它探测器材料更低的光流量。HgCdTe，

PbSnTe及InSb材料的阈值非常类似(1 J／cm２)。
对于短于0.1×10－6s的辐照脉冲，红外探测器的电击穿现象是重要的。
这里，计算交汇距离为2 km时，使导引头探测器破坏所需的激光功率。设探测器的破坏

阈值Ed为1×10７W／cm２，探测器面积Ad为0.01 cm２。另外，还假设有如下值：
Ad＝10cm2，τa＝0.9 ，τo＝0.7，
Ω1＝0.1×10－8sr
该探测器收集的功率为
Pe＝AdEd＝10－４×10７＝103W
为在此探测器上产生这样的功率，所需的激光功率为
P1＝PeΩ1R2／τaτoAc＝
103×10－８×(2×105)2／0.9×0.7×10＝63.5kW
所以，破坏这个探测器所需要的激光功率，其脉冲宽度为100 ns，束宽约为0.1 mrad，

脉冲功率为64 kW。为破坏探测器，激光必须集中在束宽的一半或更小的角度内，即0.5

×10－4rad中。这对静止平台来说，难度已经不小，更何况是运动的平台。
导引头的调制盘装在焦面上，由于探测器并非处于焦面上，故破坏调制盘所需的能量一

般小于破坏探测器的能量。探测器的破坏可使导引头失去跟踪目标的能力，而调制盘的

破坏问题还不至于这样严重。
强激光的热应力可导致导引头的头罩受到破坏，但激光的波长要在导引头的响应波段外

，而且所需要的能量密度要比破坏探测器的能量密度高几个数量级。
5.2 发展现状
进入90年代，美海军提出两项反导激光致盲武器的研究计划。一项为平衡技术倡议——

bSe薄膜探测器具有较高的吸收系数，因此有比其它探测器材料更低的光流量。HgCdTe，

PbSnTe及InSb材料的阈值非常类似(1 J／cm２)。
对于短于0.1×10－6s的辐照脉冲，红外探测器的电击穿现象是重要的。
这里，计算交汇距离为2 km时，使导引头探测器破坏所需的激光功率。设探测器的破坏

阈值Ed为1×10７W／cm２，探测器面积Ad为0.01 cm２。另外，还假设有如下值：
Ad＝10cm2，τa＝0.9 ，τo＝0.7，
Ω1＝0.1×10－8sr
该探测器收集的功率为
Pe＝AdEd＝10－４×10７＝103W
为在此探测器上产生这样的功率，所需的激光功率为
P1＝PeΩ1R2／τaτoAc＝
103×10－８×(2×105)2／0.9×0.7×10＝63.5kW
所以，破坏这个探测器所需要的激光功率，其脉冲宽度为100 ns，束宽约为0.1 mrad，

脉冲功率为64 kW。为破坏探测器，激光必须集中在束宽的一半或更小的角度内，即0.5

×10－4rad中。这对静止平台来说，难度已经不小，更何况是运动的平台。
导引头的调制盘装在焦面上，由于探测器并非处于焦面上，故破坏调制盘所需的能量一

般小于破坏探测器的能量。探测器的破坏可使导引头失去跟踪目标的能力，而调制盘的

破坏问题还不至于这样严重。
强激光的热应力可导致导引头的头罩受到破坏，但激光的波长要在导引头的响应波段外

，而且所需要的能量密度要比破坏探测器的能量密度高几个数量级。
5.2 发展现状
进入90年代，美海军提出两项反导激光致盲武器的研究计划。一项为平衡技术倡议——

标  题: 当代光纤和光器件技术(一）
发信站: 我爱南开站 (2003年04月25日09:38:34 星期五), 站内信件

摘  要：全光网络是当今光通信的最高形式，它的普及关键在器件。文章论述光网络中

的全波光纤、光纤放大器、DWDM光源、全光波长转换器OTU、光开关与光路由器、光分插

复用器OADM等几个核心器件当前的研究动向。
关键词：光通信；全光网络；DWDM；EDFA；OTU；全光路由器；OADM
中图分类号：TN929.11；TP211+.7           文献标识码：A
0  引  言
掺铒光纤放大器EDFA技术成熟并且广泛使用、集成声光器件和聚合物波导光开关等器件

的种类增多、波长转换滤波器问世、AWG(阵列波导光栅：Arrayed waveguide grating)

、光路由器和可变光衰减器(VOA)商品化，推动着光传输容量以超摩尔定律飞速发展。光

纤带宽容量每9个月就增长一倍，Terabit时代已经来临。据此推测，不到8年，网络的带

宽容量将达到目前的1000倍!
当代光纤通信技术的发展方向是超大容量、全光网络、低成本和集成化。这些巨大发展

得益于材料和器件的发展。通常，新的器件的问世会使整个系统的性能获得极大改善甚

至淘汰旧系统。全光网络是当今光通信的最高形式，它的普及关键在器件，因此光纤和

光器件的研究成为当今的热门。
1  全波(All-wave)光纤技术
随着对通信业务的巨大需求，将需要数以百计信道的波分复用WD系统，即ETRO-WD。普通

单模光纤SF(ITT-U G.652)在1310 nm和1550 nm之间的波段由于“水峰”存在，不适合承

载如此宽带的DWDM。朗讯科技公司率先研究出了消除“水峰”的光纤制造技术，并且称

之为全波光纤，还有几家公司也声称已经掌握了降低水峰技术。降低水峰技术就是要在

制造光纤的工艺生产流程中消除OH根离子。普通G.652单模光纤由于OH根离子的振动吸收

衰耗，在1310 nm-1550 nm之间产生较大的衰减，尤其在1385 nm处于水峰峰值，衰耗在

0.5-1db/km之间，事实上衰耗达到1db/km上已无实用价值。因此目前商业化的渗铒光放

大器EDFA和WD都在1550 nm窗口，我国国家干线已经敷设的光纤就是这种光纤。全波光纤

在1350-1450 nm窗口的损耗＜0.3d，使可用波长范围增加了100 nm!其余指标与普通单模

光纤基本相同，目前ITT-U新的G.652建议中，G.652.C建议是用于1380 nm波段的的全波

光纤的。朗讯的全波光纤在1383 nm附近易受氢气作用导致损耗增加，因此研究氢气对光

纤的化学反应机理和光纤的氢损试验方法成为热点。
还有一种新开发的非零色散移位光纤NZ-DSF(G.655)，它通过设计光纤折射率剖面把零色

散点移到1550 nm窗口，与光纤的低损耗窗口重合，可以使10Gb/s的电路时分复用TD方式

的光单波长传输达到300 km以上，并且使该波长区的四波混频得到最大抑制，特别有利

于DWDM系统。目前G.655光缆购置价格虽是G.652光缆的1.5倍，但节省了色散补偿器和附

加光放大器，总的系统成本反而比G.652光缆系统低40%左右。我国已经建议新敷设的干

线光纤要尽量选用新型的光纤品种，以适应今后大容量的DWDM、WD OTN的应用与发展。

当前建议选择第二代G.655大有效面积的非零色散光纤。全波光纤主要用于城域网和接入

网，因为它承载的波长数量更多。

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║★★★★★友谊第一  比赛第二★★★★★║
╚═══════════════════╝

※ 来源:．哈工大紫丁香 bbs.hit.edu.cn [FROM: 202.118.229.86]