Форум » Дискуссии » военные лазеры » Ответить
военные лазеры
milstar: В 2012 году компания Lockheed Martin представила широкой общественности довольно компактный комплекс ПВО ADAM, который производит уничтожение целей с помощью луча лазера. Он способен уничтожать цели (снаряды, ракеты, мины, БПЛА) на дистанциях до 5 км. В 2015 году руководство этой компании заявило о создании нового поколения тактических лазеров мощностью от 60 кВт. --------------- В 2015 году компания Lockheed Martin представила мобильный боевой лазер мощностью 30 кВт на базе грузовика. Спустя два года, в результате проведенных тестов данный показатель превысили почти вдвое, достигнув 58 кВт. Теперь новая лазерная установка готовится к поставке в одну из военных частей в Алабаме. В основу работы боевого лазера положен принцип спектрального объединения волоконных лазеров, когда лучи от нескольких излучателей по оптическому волокну (поверхность его легирована редкоземельными металлами эрбием, иттербием, неодимом и др.) передаются в объединяющий блок, где они «сливаются» в один мощный луч. Гибкость оптоволоконных кабелей позволяет генерировать лазерные лучи длиной в тысячи метров, при этом в свернутом виде волокно занимает мало места. К тому же оптоволокно прекрасно охлаждается естественным образом от окружающего воздуха. По сравнению с твердотельными лазерами оптоволоконные расходуют энергии на 55 % меньше. По мнению специалистов, новый лазер сможет эффективно уничтожать БПЛА, снаряды, легкие самолеты, вертолеты, а также взрывать мины и самодельные взрывные устройства https://defence.ru/article/v-ssha-ispitali-60-kilovattnii-boevoi-lazer/ http://www.defencetalk.com/lockheed-to-deliver-world-record-setting-60kw-laser-to-u-s-army-69517/ https://phys.org/news/2017-03-lockheed-martin-world-record-setting-60kw.html video https://www.youtube.com/watch?v=L9AC1njoP5o http://www.tactical-life.com/news/lockheed-60kw-laser/ https://www.youtube.com/watch?v=3cQ6iTUsT2Y
milstar: http://www.duskyrobin.com/tpu/2005-06-00014.pdf
milstar: В одном из сравнительно мощных импульсно-периодических газовых лазеров в качестве рабочего вещества используются пары меди при температуре 1500°С или в более простом варианте пары солей меди при температуре 400°С. Накачка осуществляется энергией электронов, движущихся в газовом разряде. Лазерное излучение происходит при переходе атомов меди из возбужденного состояния в одно из двух метастабильных состояний, и при этом возможно излучение на двух длинах волн 510,6 нм и 578,2 нм, соответствующих двум оттенкам зеленого цвета. В резонаторе, который представляет собой интенсивно прокачиваемую трубу диаметром 5 см и длиной 1 м, достигнута мощность в импульсе 40 кВт при продолжительности импульсов 15—20 не, частоте следования 10—100 кГц, средней мощности в несколько десятков ватт и кпд более 1%- Ведется работа по повышению средней мощности «медного» лазера до 1 кВт.
milstar: During the trials, two different applications that required high-data-rate links were tested: Duplex video conferencing and file transfer. The measured BER in these applications was well below 0.01 percent for distances up to 10 kilometers, and net bit rates achieved 90 megabits per second in trials. At longer distances, the BER increases. Under trapping conditions behind the geometrical optical horizon, the net bit rate at 24 kilometers distance still remained three megabits per second. Moderate rain (two to three millimeters per hour) reduced the maximum range by 17 percent, while heavy rain caused the free space optical link to break down. The mean availability of the laser link during the land and sea trials taking place from 2007 to 2010, which included different weather conditions, was about 80 percent. The first tests were performed at WTD 71-FWG in 2009 in a basin and at a harbor mole. The water turbidity was chosen to comply with brown water conditions. After three meters of propagation, only 12 percent of the laser intensity remained. The path was further disturbed with injected air bubbles, which simulated breaking waves or the wake of a ship. As the laser beam diameter of 18 millimeters was large compared to the air bubble radius, damping by a factor of two was moderate compared to when no bubbles were present. In the basin and at the harbor mole, video streams and files were transferred with data rates between seven to 10 megabits per second. BERs remained less than 0.0001 percent. Allowing BERs up to 0.01 percent, the underwater laser could achieve a 10- to 20-meter propagation path under these conditions. https://www.sea-technology.com/features/2011/0511/laser_communication.php
milstar: For a submarine to retain all its tactical advantage, it must remain submerged in the mixed layer, which is around 60 to 100 metres deep, below which surface sonars cannot detect them. Submarine communications are currently carried out while submerged using ELF or VLF radio waves because only very low or extremely low frequencies can penetrate the water at those depths. Using ELF and VLF presents a number of disadvantages, however. The transmission sites have to be very large, meaning the submarine must tow cumbersome antenna cables, plus it usually has to align on a specific orientation and reduce speed to obtain optimal reception. The VLF and ELF frequencies only offer a very low bandwidth: VLF supports a few hundred bits a second while ELF sustains just a few bits each minute. This prevents the transmission of complex data such as video. One potential solution is to carry out optical communications using a laser, a concept which has been around since the 1980s when experiments were carried out to demonstrate that it is possible to maintain an optical channel between a submarine and an airborne platform. The Quantum Technologies group at defence technology specialist ITT Exelis is looking at taking this a step further through research into the feasibility of laser optical communication between a submarine and a satellite or an airborne platform, secured by using quantum information. The work ITT Exelis carries out for the US Government includes research in a wide variety of quantum information topics, including the development of quantum algorithms, quantum sensors and novel solutions for quantum communication systems. . "Most recently an experiment was done in the Canary Islands where they did first base QKD at a distance of 144km, showing it is feasible to have this free space quantum communication. In addition to the challenges of transmitting photons through water and free air, the researchers need to establish a laser link between the transmitter and a receiver on a satellite or airborne platform. This is currently being tackled by a QinetiQ North America team which is developing a specialist tracking system. Once the optical link between the submarine and the satellite is established, the ITT Exelis researchers' work takes over, investigating how to enable the QKD protocol to secure communications. This is done using a photosensor working in what is known as the Geiger mode, which effectively means it counts photons which arrive in a certain polarisation. The next stage for the programme will see the US Naval Research Lab carry out a series of experiments to establish how well a photon's quantum state is preserved as it travels through water to verify the accuracy of ITT Exelis' theoretical feasibility study. If the experiments support the theoretical model and the research moves on to the next stage, an experimental prototype could be in place within five years. However, a number of factors are at play with such a radical new approach. "It's not only a scientific technological question but also has to do with funding levels and politics," claimed Lanzagorta.
milstar: https://www.ijser.org/researchpaper/Comparison-of-Underwater-Laser-Communication-System-with-Underwater-Acoustic-Sensor-Network.pdf
milstar: http://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?arnumber=1094858
milstar: The first successful aircraft -to-submarine tests of SLC technology were conducted in May 1981. In that test, a frequency-doubled Nd:YAG laser mounted on an aircraft flying at 40,000 feet. was aimed through clouds and ocean water to a submar ine cruising at operational depth. The submarine detect ed the beam with a special optical receiver and decoded the message with conventional electronic processors. These results made scientists optimistic about th e feasibility of a blue-green optical frequency communication system. To support further airborne tests of the SLC, the FY83 effort focused on developm ent of two receivers, one based on quartz and the other on cadmium sulfide filters which could be simply installed on test and operational http://www.forecastinternational.com/archive/disp_old_pdf.cfm?ARC_ID=510 In 1991 the final design of the metastable atomic resonance filter was completed. The submarine, USS Dolphin, subsequently conduc ted successful testing of the two-way laser communications between a submerged submarine and an aircraft.
milstar: http://www.photonics.su/files/article_pdf/3/article_3210_266.pdf
milstar: Из условия резонанса (2) можно получить расстояние между резонансными частотами dn2: dn2=c/2L (3) Для полутораметрового резонатора газового лазера (He-Ne лазер ЛГН-220) эта величина составляет примерно 100 МГц. Только излучение с таким частотным периодом может многократно отражаться от зеркал резонатора и усиливаться по мере прохождения через инверсную среду - возбужденную электрическим разрядом смесь гелия и неона. Причем, что чрезвычайно важно, при прохождении этого излучения вдоль резонатора, его фазовая структура не изменяется, что приводит к когерентным свойствам усиленного излучения. http://www.laserportal.ru/content_687
milstar: http://www.photonics.su/files/article_pdf/2/article_2701_170.pdf ND-YAG 11 kwt
milstar: Компания говорит, что это — самый мощный карманный лазер, доступный на потребительском рынке. Внутри корпуса, помимо, собственно, лазера, помещаются две батарейки типа CR-123A, от которых этот лазер и питается. Добавим, расхождение его луча составляет менее 1,2 миллирадиан. всё это — в небольшом цилиндрическом корпусе диаметром всего 20 миллиметров и длиной 198 миллиметров (техники, оцените: никаких внешних блоков питания и тяжёлых систем охлаждения). версия за $2 тысячи (в цену входят прилагаемые защитные очки) со средней выходной мощностью в луче 0,3 ватта и пиковой — в 0,45 ватта! http://www.membrana.ru/particle/3562 за несколько секунд — перерезать чёрную изоленту или зажечь спичку. Можно постараться и поджечь бумагу. Со всеми упомянутыми задачами, кстати, справляются даже «средние» модели компании с мощностью луча в 75-125 милливатт (а они стоят ощутимо меньше самой мощной модели). Разве только время удержания луча на месте будет уже секунд 5-10. К слову, жёсткого крепления в таких опытах по поджиганию не требуется: точности направления луча достаточно той, что можно обеспечить руками.
milstar: Лазерные указки дают излучение, которое по-разному видно в условиях хорошего и плохого освещения. Наш глаз меняет интенсивность восприятия лучей различного цвета днем и ночью. За единицу при этом всегда берется видимость излучения зеленого лазера, поскольку его луч одинаково хорошо виден и днем, и ночью. • Луч красного лазера днем видно хуже в 15 раз, а ночью – аж в 3000! • Луч синего лазера в тридцать раз менее виден днем и всего в два раза – ночью. • Луч фиолетового лазера – в тысячу в светлое время суток и в 50 в темное. Кроме того, от длины волны зависит возможность луча фокусироваться. На самых коротких волнах фокусировка проходит лучше всего – поэтому фиолетовый лазер так успешно поджигает спички и плавит пластмассу, а у синего лазера самый «толстый» луч. Мощный красный лазерный луч даже в абсолютной темноте, когда его совсем не видно, может поджигать предметы – поэтому он остается очень опасным для здоровья человека, особенно для его глаз.
milstar: Самым интересным из попавших в наши руки однозначно стал сине-фиолетовый (445 нм) лазер мощно-стью 1 Вт. При тщательном соблюдении техники безопасности этот лазер может стать инструментом для множества научно-популярных экспериментов и отличным развлечением. Необычный цвет, высокая стабильность, регулируемая фокусировка и сокрушающая мощь способны на долгое время заставить забыть обо всех других лазерах! Его луч прекрасно виден в вечернем небе, отраженный от потолка свет легко освещает довольно большую комнату, а при соответствующей фокусировке он легко режет бумагу и за пару минут даже может проделать отверстие в дереве толщиной более 3 мм. К тому же такие лазеры принципиально имеют довольно большую расходимость — в 3−10 раз больше, чем у других типов, но в данном случае это скорее плюс, поскольку снижает опасность для окружающих. Впрочем, большая мощность и малая длина волны приводят к высокой опасности для зрения даже при наблюдении отраженного и рассеянного света, поэтому при работе с этим лазером нужно обязательно использовать защитные очки, отсекающие большую часть опасного излучения. https://www.popmech.ru/technologies/12082-yarchayshee-ukazanie-lazer/ Итак, собрав в охапку весь ассортимент указок, редакция отправилась на «полигон». На расстоянии 680 м «стрелок» должен был осветить мишень, «ослепив» изображенного на ней пилота. И вот яркий зеленый луч 300-мВт лазера тянется к мишени, оставляя на ней тусклое пятно диаметром около полуметра. Но удержать пятно на мишени удается лишь на доли секунды — на таком расстоянии даже мельчайшее дрожание рук приводит к уводу луча в сторону. Длительно (больше долей секунды) удерживать луч на одном месте практически нереально, а за это время ослепить пилота невозможно. А ведь самолет движется, и с немалой скоростью, исчисляемой сотнями метров в секунду! Конечно, можно создать систему автоматического отслеживания положения самолета и корректировки направления луча, но при таком размахе уже можно не мелочиться с указками, а использовать гораздо более мощный лазер — но это уже не указка, а настоящее боевое оружие.
milstar: http://www.wseas.us/e-library/transactions/communications/2008/27-726.pdf
milstar: http://www.urel.feec.vutbr.cz/web_pages/projekty/clanky/Wilfert_Kolka_letni_skola.pdf
milstar: Now the Laser Communications Relay Demonstration mission, or LCRD, proposes to revolutionize the way we send and receive data, video and other information, using lasers to encode and transmit data at rates 10 to 100 times faster than today's fastest RF radios, using significantly less mass and power. The wavelength of the laser light is orders of magnitude shorter than radio waves, meaning the energy is not spread out as much as it travels through space. For example, a typical Ka-Band signal from Mars spreads out so much that the diameter of the energy when it reaches Earth is larger than Earth's diameter. A typical optical signal, however, will only spread over the equivalent of a small portion of the United States; thus there is less energy wasted. The shorter wavelength also means there is significantly more bandwidth available for an optical signal, while radio systems have to increasingly fight for a very limited bandwidth. https://www.nasa.gov/mission_pages/tdm/lcrd/overview.html
milstar: Figure 3 Payload Element Subsystems Optical Module s The LCRD Optical Module (OM) in each optical space terminal is a 10 cm Cassegrain telescope on a two axis gimbal . The OM contains a Latch Cover that constrains the gimbals during launch which is released post - launch to allow gimbal motion. The OM Latch Cover incorporates a retro reflector used for Payload built in test functions and calibrations. The telescope is inertially stabilized using a magneto - hydrodynamic inertial reference unit (MIRU) that rejects high - frequency disturbances from the spacecraft interface. Transmit and receive signals are coupled to and from the telescope via single mode optical fibers. https://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/20160001877.pdf Integrated Optical System: The IOS is a state of the art optical system that couples the Ground Modem, Codec and Amplifier (GMCA) to the 1 meter F/76 telescope. The system contains both the transmit and beacon beam forming optics for transmitting light to the spacecraft through the 1 meter telescope, as well as a state of the art Adaptive Optics (AO) system for efficiently coupling light received from the spacecraft into a single mode fiber coupled detector of the GMCA. The IOS laser beam forming optics modify the beam of the 10W modulated communication laser from the GMCA to generate a 20 urad (1/e 2 diameter) beam on the sky. Because the telescope tracks the observed downlink spot from the geo - stationary payload, this optical system must also introduce an 18 urad point ahead offset, to precisely target the position the spacecraft will be when the li ght pulses arrive. The IOS transmit system also takes the slowly modulated output of the four 2W beacon lasers, converting them to provide 280 urad beams, all overlapping in the far field. These beams project from different portions of the telescope ape rture, separated by at least 20 cm, effectively breaking the coherence among the beams and reducing the overall beam wander and interference in the far field. The beacon beams are designed to generate a
milstar: This diode-pumped infrared neodymium laser, designed as a laser altimeter for a Mercury orbit mission, was able to communicate across a distance of 24 million km (15 million miles), as the craft neared Earth on a fly-by in May, 2005. Initial data returned from the Lunar Laser Communication Demonstration (LLCD) equipment on LADEE set a space communication bandwidth record in October 2013 when early tests using a pulsed laser beam to transmit data over the 385,000 kilometres (239,000 mi) between the Moon and Earth passed data at a "record-breaking download rate of 622 megabits per second (Mbps)
milstar: OPALS locked onto a laser beacon emitted by the Optical Communications Telescope Laboratory ground station at the Table Mountain Observatory in Wrightwood, California, and began to modulate the beam from its 2.5-watt, 1,550-nanometer laser to transmit the video. The entire transmission lasted 148 seconds and reached a maximum data transmission rate of 50 megabits per second. It took OPALS 3.5 seconds to transmit each copy of the "Hello World!" video message, which would have taken more than 10 minutes using traditional downlink methods. http://esaconferencebureau.com/Custom/ICSO/2014/Papers/3.%20Thursday%209%20October/Session%2011A%20Lasers/1.66368_Wright.pdf IR 1550 okolo 200 terragerz This was accomplished by acquiring and tracking a laser beacon signal transmitted from the ground telescope to the OPALS flight terminal on the ISS. OPALS demonstrated the ability to nominally acquire the beacon within three seconds at 25° elevation and maintain lock within 140 μrad (3σ) for the full 150-second transmission duration while slewing at rates up to 1°/sec. Additional acquisition attempts in low elevation and weather-challenged conditions provided valuable insight on the optical link robustness under off-nominal operational conditions. https://www.spiedigitallibrary.org/conference-proceedings-of-spie/9354/1/Achieving-operational-two-way-laser-acquisition-for-OPALS-payload-on/10.1117/12.2182473.short?SSO=1
milstar: В рамках космического эксперимента (СЛС) по отработке аппаратуры и демонстрации российской технологии создания космических лазерных систем передачи информации, проводимого ОАО «НПК «СПП» совместно с ОАО «РКК «Энергия», осуществлен сеанс передачи информации с терминала связи, установленного на борту РС МКС, на лазерный терминал наземного пункта станции оптических наблюдений «Архыз» на Северном Кавказе (филиал ОАО «НПК «СПП»). Была передана информация общим объемом 2,8 Гигабайт со скоростью 125 Мбит/с. Этот шаг открывает дорогу к широкому внедрению в космическую технику России лазерных линий связи, которые при меньших массогабаритных параметрах бортовой аппаратуры потенциально могут обеспечивать исключительно высокую скорость информационного потока (до десятков гигабит в секунду).
полная версия страницы