پاورپوینت کاربرد های نظامی لیزر

بخشی از پاورپوینت

اسلاید 1 :

کاربرد های نظامی لیزر
1-لیزر به عنوان تکنولوژی پشتیبان برای بالا بردن کارایی سلاح های دیگر
2-لیزر به عنوان یک سلاح
لیزر به عنوان تکنولوژی پشتیبان برای بالا بردن کارایی سلاح های دیگر
1-فاصله یاب لیزری
2-مسیر یاب لیزری
3-رادار لیزری
4-تعیین کننده هدف لیزری
Beam rider 5
6-شبیه ساز لیزری

اسلاید 2 :

فاصله یاب لیزری
فاصله یابی اولین کاربرد نظامی از تکنولوژی لیزر بود.
برای رسیدن به درصد بالای احتمال برخورد،دسترسی به اطلاعات درست و سریع درباره فاصله بین هدف و سلاح ضروری است.این امکان بوسیله ی فاصله یاب ها تامین می شود.
قبل از فاصله یاب های لیزری ،نوع دیگری از فاصله یاب ها مورد استفاده قرار می گرفت ولی انها به اندازه ی فاصله یاب لیزری قابل اعتماد ودقیق نبودندو همچنین پر حجمتر و گرانتر بودند.

اسلاید 3 :

اساس فاصله یابهای لیزری بسیار ساده است:
یک پالس کوتاه لیزری(در حد نانوثانیه)به سوی هدف گسیل می شود و زمان رفت و برگشت سیگنال اندازه گیری می شود سرعت پالس لیزری شناخته شده است در نتیجه امکان محاسبه فاصله تا هدف با دقت بالا بوجود می آید.

اسلاید 4 :

لیزرهای مورد استفاده
همه فاصله یابهای لیزری مورد استفاده درمیدان نبرد،امروزه براساس تکنولوژی لیزر حالت جامد ساخته شده اند.
اولین فاصله یابهای لیزری از لیزرهای یاقوت تک پالسی در محدوده ی طول موجی 3/694 نانومتر استفاده کردند.اگرچه هنوز در برخی از تانک ها یا سیستم سلاح های دیگر از لیزر یاقوت استفاده می شود ولی امروزه در بیشتر فاصله یابهای رایج از لیزر Nd:YAG یا Nd:glass با خروجی در محدوده ی طول موجی 064/1 نانومتر استفاده می شود
فاصله یاب لیزری لیزرهای یاقوت وNd:YAG به چشم انسان صدمه می زنند،این مسئله استفاده از آنها را سخت و غیر ممکن می سازد این محدودیت باعث می شود که از لیزرهایی که برای چشم انسان ایمن باشند،استفاده کنیم

اسلاید 5 :

به عنوان مثال لیزر co2که در محدوده ی طول موجی 10600 نانو متر کار می کند،برای فاصله یاب لیزری انرژی کافی دارد و کاملا" برای چشم ایمن می باشد. لیزر co2 مزایای دیگری از قبیل نفوذ بهتر از میان دود و سازگاری طیفی بهتر با حس گرهای مادون قرمز دارد.
بزرگترین مانع برای استفاده از فاصله یابهای لیزرهای co2 قیمت بالا و اینکه انتقال از لایه های نمناک نزدیک به زمین در استفاده از زمین به زمین کاهش می یابد.
لیزر co2 بطور کامل نمی تواند جایگزین لیزر Nd:YAG شود.

اسلاید 6 :

از لیزرهای دیگری مثل erbium:YAG نیز در فاصله یاب ها استفاده می شود.
اما در هر حال برای عملیات میدان های نبرد که فاصله یاب هایی با فرکانس تکرار پالس بالا لازم است واقعا" چاره ی دیگری به غیر از Nd:YAG درحال حاضر وجود ندارد.

اسلاید 7 :

مسیریاب لیزریLaser TRACKER
بسیاری از فاصله یاب های لیزر با تکنیک تک گلوله عمل می کند. این برای هدف هایی که ساکن هستند یا بطور آهسته مثل یک تانک حرکت می کنند ، قابل استفاده است.
زمانی که هدف هایی مثل موشک ، هواپیمای دشمن یا هلی کوپتر با سرعت حرکت می کنند،فاصله به سرعت در حال تغییر است. لازم است که اینگونه هدف ها مسیر یابی شوند تا اطلاعات پیوسته دقیق از فاصله تا هدف بدست آید. برای داشتن فاصله ی واقعی لازم است اطلاعات حداقل 10 تا 20 بار در ثانیه update شوند.
این مسئله می تواند بوسیله استفاده از یک فاصله یاب لیزری با سرعت تکرار بالا حل شود.
فاصله یاب سرعت تکرار بالا 20 پالس در ثانیه تولید می کند که در یک ساعت استفاده پیوسته 72000 پالس- در مقایسه با 100 پالس برای یک فاصله یاب تک تیر-تولید می شود.

اسلاید 8 :

رادار لیزری
رادار لیزری یک نام عمومی برای یک سیستم لیزر است که به تنهایی می تواند اطلاعات بیشتری نسبت به فاصله یابها در اختیار ما بگذارد
رادار لیزری نه تنها قادر است هدف های خیلی کوچک را آشکارسازی کند بلکه شکل دقیقی از حرکت آنها را توضیح می دهد.
تغییرات فرکانس دوپلری در باریکه باز تا بیده امکان شناسایی حرکات بسیار کوچک حتی ارتعاشات یک موتور وسیله نقلیه ،حرکت تیغه پره هلیکوپتر یا احتراق در یک جت هواپیما را فراهم می کند.از زمانی که الگوی ارتعاش وسایل نقلیه مشخص شد امکان تعیین نوع تانکی که هدف است بوجود آمد.

اسلاید 9 :

اساس رادار لیزری
یک سیستم رادار لیزری از یک اسکنر لیزری برای تحت پوشش قرار دادن میدان دید لازم استفاده می کند.اسکنر ممکن است یک دستگاه نسبتا" ساده مکانیکی با آینه های دوار باشد.گروه باریکه از میدان دید روی یک صفحه شبیه صفحه تلویزیون اسکن می شود.صحنه های مختلف در میدان دید قسمتی از باریکه لیزری را منعکس می کنند که این باریکه های منعکس شده به سیستم اپتیکی رادار لیزری برمی گردد و درآن جا آنالیز می شود می توان گفت رادار لیزری مثل یک مسافت یاب لیزری کار می کند که فاصله هر نقطه از میدان دید را اندازه گیری می کند.بنابراین یک تصویر کامل ساخته می شود

اسلاید 10 :

لیزرهای مورد استفاده
لیزر انتخابی برای رادارلیزر co2 به نظر می رسد.طول موج استفاده شده بین 9هزار تا 12 هزار نانومتر خواهد بود.اگر محدوده عمل ماکزیمم co2 تحت شرایط هوایی بد با دیگر لیزرهای موثر برای مثال لیزرNd:YAG با طول موج 1540 نانومتر مقایسه شود نتیجه به نفع لیزر co2 خواهد بود.
در یک نوع رادار لیزری دیگر از دیود لیزری نیمه هادی آرسنیک گالیم با توانMw 120 که باریکه ای در نزدیکی مادون قرمز دارد استفاده می شود

اسلاید 11 :

مزایاو معایب
یک مزیت رادار لیزری این است که می توانیم رادار لیزری کوچک وکم حجمی بسازیم که در یک سیستم کنترل آتش جاگیرد که استفاده ازآن آسانتر از سیستم های رادار های قبلی است که بسیار بزرگ بودند و به عنوان واحد جدا استفاده می شدند.
یک رادار لیزری مستقل از شرایط نوری محیط عمل می کند و از عدم روشنایی روز متاثر نمی شود.
مهمترین عیب رادارلیزری محدوده عمل ان است که به شدت با شرایط اتمسفری سخت محدود می شود.اگر هوا خوب و تمیز باشد محدوده عمل یک لیزر 5 الی 10 وات،به اندازه 6 مایل می باشد.اگر دود و غبار میدان نبرد به شرایط هوایی افزوده شود محدوده عمل بیشتر از3 تا 5 کیلومتر نخواهد بود.

اسلاید 12 :

هدایت پرتوی سلاح ها
تعیین کننده های هدف لیزری
Beam riders

اسلاید 13 :

تعیین کننده های هدف لیزری
کارهای نظامی به سلاح هایی با دقت تعیین زیاد مخصوصا" زمانی که هدف کوچک باشد و به خوبی استتار شده باشد نیاز دارند. راه هایی برای مقابله با این نوع وضعیت نظامی وجود دارد.
یکی این که خیلی نزدیک به هدف قرار گیریم تا از برخورد به هدف اطمینان حاصل کنیم . یا به منطقه ی وسیعی شلیک کنیم. نزدیک شدن به هدف به طور فجیعی خطرناک است مخصوصا" اگر بطور کامل از آن دفاع شود ومنجر به تلفات زیادی خواهد شد. و شلیک کردن به منطقه ی وسیع ممکن است باعث خرابی هدف نشود و به مهمات زیادی نیاز خواهد داشت.
این مشکل گروه های نظامی را مجبور کرده است که بمب های هوشمند را گسترش دهند و کاری کنند که اهداف ویژه به راحتی تعیین شوند . تعیین کننده های هدف لیزری یک قسمت مهم از این سیستم مهمات مدرن است.

اسلاید 14 :

لیزر مورد استفاده
. در اغلب موارد لیزر استفاده شده در تعیین کننده هدف لیزر پالسی Nd:YAG با فرکانس تکرارپذیری پالس بالا است.
لیزر co2 جانشین دیگری برای Nd:YAG است زمانی که نفوذ از دود و مه مد نظر گرفته شود. لیزر co2 نه به خاطر خود لیزر بلکه به خاطر جستجو کننده ی لیزر در موشک نسبتا" گران است ، به همین دلیل لیزر Nd:YAG انتخاب مطلوب در بسیاری از موارد خواهد بود.

اسلاید 15 :

اساس تعیین کننده های هدف لیزری
در سیستم های مهمات هوشمند باریکه ی لیزری کد دار از تعیین کننده های هدف لیزری به سوی هدف نشانه گیری می شود. پالس های منعکس شده در جهت های مختلف پراکنده می شوند. این پالس ها بوسیله جستجوگر هدف لیزری آشکار سازی می شوند. جستجوگر هدف لیزری یک حس گر روی سر موشک است که به همان کد باریکه پاسخ می دهد
موشک یا بمب، باریکه ی خارج شده از تعیین کننده تا هدف را دنبال نمی کند بلکه باریکه منعکسه از هدف را می بیند .
کد باریکه لیزری دارای اهمیت زیاد است . تنها تجهیزاتی که بتواند کد را بخواند باید همان جستجوگر موشکی باشد که باریکه را فرستاده است . در غیر اینصورت برای دشمن امکان پذیر خواهد بود که موشک را با باریکه ی لیزری خودش از هدف براند

اسلاید 16 :

Beam rider
راه دیگر استفاده از باریکه لیزری برای هدایت سلاح ها این است که به موشک اجازه دهیم که در طول مسیر تا هدف همراه باریکه باشد.
تفاوت این سیستم با سیستم تعیین کننده هدف لیزری این است که می تواند تغییر مسیر دهد و درمقایسه با تعیین کننده هدف لیزری به آشکارساز با پیچیدگی کمتری نیاز دارد.
اپراتور باریکه لیزری را به سمت هدف نشانه گیری می کند،پشت موشک حس گر مادون قرمز وجود دارد که انحراف بین باریکه و موشک را تعیین می کند.

اسلاید 17 :

لیزر مورد استفاده
در اولین Beam riders ها از یک لیزر نیمه هادی مثل یک لیزر GaAs استفاده کرده بودند که در نزدیکی طیف مادون قرمز با طول موج 900 نانومتر کار می کرد.
سیستم Beam riders جدید از لیزر co2 استفاده می کنند،که مزایای آن قبلا" بیان شد.

اسلاید 18 :

شبیه ساز
یکی از مشکلات بودجه ای رایج در نیروهای نظامی قیمت تعلیم با مهمات واقعی است.برای مثال موشک ضد تانک نزدیک 10000 $ است و این بدین معناست که یک اپراتور موشک در طول زمان تعلیمش تنها می تواند تعداد محدودی از موشک ها را برای یادگیری شلیک کند.ودر بعضی از ارتش ها شاید این امکان اصلا" وجود نداشته باشد.
علاوه بر قیمت بالا آموزش با مهمات واقعی شامل خطر برخورد و آتش گرفتن است،فقط در محدوده ی توپخانه می تواند انجام پذیرد و زد و خورد یک طرفه در برابر هدف ساختگی است.به خاطر این محدودیت هااپراتور ها مهارت لازم برای استفاده از سلاح ها را در میدان نبرد بدست نمی آورند.
درطول سال های زیادی این مشکل برای تفنگ ها با استفاده از مهمات مشکی در طول تمرین حل شده بود.اما استفاده از مهمات مشکی شبیه سازی مناسبی از مهمات واقعی را بدست نمی دهد و شبیه سازی مهمات پیچیده مثل مهمات هوشمند و موشک با این روش امکان پذیر نیست.بهر حال استفاده از مهمات مشکی نتوانست توانایی سربازان را برای شلیک به هدف بالا ببرد و تاثیر زیادی روی عملکرد آنها در آینده بگذارد

اسلاید 19 :

شبیه ساز لیزری
این مسئله قدیمی با استفاده از سیستم های لیزری حل شد.
لیزر،یک دستیار آموزشی ایده ال است که می تواند همه نوع شلیکی را شبیه سازی کند،تاثیرها را ارزیابی و نتایج را نشان دهد.
اساس ان این است که یک پالس لیزری به جای یک گلوله،پرتابه یا موشک به سوی هدف فرستاده می شود.
سلاح های لیزری شبیه سازی شده برای دو منظور ممکن است استفاده شود.اولا”به سربازان در مورد اسلحه مورد بحث آموزش اساسی می دهد.ثانیا" امکان نبرد دو طرفه را فراهم می آورند به این معنی که سربازان می توانند در مقابل هدف واقعی تمرین کنند
لیزر استفاده شده در شبیه سازی بطور معمول یک لیزر نیمه هادی با توان خیلی پایین است.این لیزرها کوچک و ارزان هستند و استفاده از آنها آسان می باشد.البته احتیاط لازم این است که لیزر استفاده شده به طور کامل برای چشم ایمن باشد.

اسلاید 20 :

دو کاربرد دیگر
فاصله یابی و آشکار سازی نوری LIDAR

LIDAR ها یک ابزار مهم برای بررسی وآنالیز ویژگی های مختلف اتمسفر است
باریکه ازیک لیزر پالسی به سمت اتمسفر شلیک می شود و در آنجا توسط انواع مختلف مولکولها پراکنده می شود،قسمتی از تابش به LIDAR منعکس می شود و درآنجا نتیجه آنالیز می شود.
واحدهای نظامی از LIDAR ها برای آشکارسازی مواد شیمیایی،اندازه گیری پارامتر های باد برای توپخانه استفاده می کنند