前言
量子級聯激光器正在逐漸替代傳統的光學參量振蕩器,成為下一代紅外對抗設備誘騙熱跟蹤的有力競爭者。90年代,紅外激光對抗設備,可以將基于中紅外探測技術的熱追蹤成功誘騙,已部署在數百個大型固定翼和旋轉飛機上。然而這些系統的重量幾百公斤,太重以及昂貴的價格很難在小型飛機上使用。
美國三軍軍事計劃是開發一種新的較小、較便宜的紅外對抗系統這個缺口。美國五角大樓已經將CIRCM技術列為重點項目,在2013年投入了1億美元,2014年投入了1億2000萬美元;BAE系統公司的電子系統集團(和諾斯洛普-格魯曼公司的電子系統集團已經開發出競爭力的設計方案。獲勝者將贏得1000套合同訂單,預計將超過10億美元。
技術回顧
上世紀70年代熱追蹤的出現造就了紅外對抗技術。的對抗技術是從飛機發射明亮熱彈,以誘騙遠離飛機的熱引擎。開發商為了回應這種對抗技術,在上安裝了更加智能的中紅外傳感器。上世紀90年代,下一代智能中紅外制導系統促使了基于光學參量振蕩器可調諧光源DIRCM系統的誕生。在本世紀初,專門為大型飛機設計的紅外對抗設備,LAIRCM系統,次成功部署并已安裝在數以百計的飛機,包括空軍C-5,C-17和C-130運輸機,CH-46和CH-53直升機。
圖1
圖1是諾斯洛普公司專們為現役飛機設計的重量為550公斤紅外對抗設備吊艙。該公司聲稱,自主系統可以在沒有飛行機組人員的協助下,在2-5秒內,獨立檢測和成功誘騙攻擊。BAE公司開發了基于磷化鍺鋅(ZGP)非線性晶體OPO技術的AN/ALQ-212紅外對抗設備(ATIRCM),他們宣稱該系統可以安裝于輕型光直升機以及固定翼飛機上,見圖2所示。由于當時沒有熱追蹤對應的中紅外激光器,OPO方案是能發射出瓦量級激光功率,具有高可靠性的激光技術。OPO技術也可以提供非常高的峰值功率來致盲攻擊。
圖2
應用于小型飛機的激光對抗系統
CIRCM項目是為了保護小型飛機不受肩抗式熱追蹤的威脅,專門在小型飛機上部署的激光對抗設備。這些小型飛機由于不能搭載笨重的LAIRCM對抗設備,很容易會成為便攜式的目標,所以需要研發一種輕型CIRCM設備。基于量子級聯激光器的紅外對抗設備可以在體積、重量、功耗方面有很大的優勢,QCL在3-5um波段發光功率高,波長可調諧同時可以工作在脈沖模式。諾斯洛普的新一代CIRCM上就成功使用了多功率的QCL激光器,見圖3所示。由于小型飛機上電力資源有限,高效率又是QCL的一個吸引力。
除了美國以外,至少三家公司提供激光對抗系統。其中有以色列的埃爾比特系統公司;蘇格蘭Silex ES公司的對抗系統,體重在50公斤,功耗只有500W,但拒絕提供詳細的技術細節。 西班牙的 Indra 公司聲稱他們的設備可以承受超過30個紅外線多枚同時攻擊。
圖3 諾斯洛普公司基于QCL激光器的CIRCM
民用飛機防御系統
在本世紀初,美國國土安全部(DHS)針對大型客機遭受分子威脅這一難題,開始投入資金研究對付便攜式防空的激光對抗設備。2004年,DHS授予與BAE系統公司和諾斯洛普公司簽訂了兩份18個月周期,價值4500萬美元的合同,為大型客機安裝紅外對抗設備。
新一代激光對抗趨勢
同時研究人員正在研究新一代激光對抗技術。隨著人們對激光對抗技術興趣日益增強,低功耗、耐用性高、高效率的中紅外發射器很快就會投入市場。利用2.09um的鈥-YAG激光泵浦OPO,法國和德國的研究所在100 kHz重頻下獲得了平均功率7.7 W、波長在3–5μm的測試結果。因此發展波長為2.9um的AlGaIn/AsSb大功率量子阱激光器也是未來新一代激光對抗的研究方向。