《光子技术——国防关键技术》17页报告

本报告旨在分析光子学技术（亦称光电子学）在国防应用中的作用、潜力与机遇，并论证其对当前及未来国防系统的影响。光学与光子学几乎影响现代国防系统的每个方面，甚至包括非光学基系统。现代国防系统向光学基成像、遥感、通信及武器发展的趋势，凸显了欧盟保持光学与光子学领导地位对维持其军事与工业防务领域地位的重要性。国防工业对欧盟具有技术、经济与主权层面的关键意义。

红外相机与夜视镜

五十多年来，红外相机一直是国防夜视系统的核心组件，亦广泛应用于热成像与卫星等商业产品。

尽管多数红外光电探测器需通过低温设备冷却以达到工作温度，但非制冷热探测器（尤其是微测辐射热计）适用于长波红外（LWIR）的中低性能场景。相较于基于制冷探测器的热成像相机，微测辐射热计能显著降低系统尺寸与成本。

红外相机在国防领域至关重要，因其能探测物体热辐射，实现多种场景下的监视、目标获取与态势感知。其主要国防应用包括：情报、监视与侦察（ISR）：红外相机用于监视无人机等侦察平台，通过探测物体热信号使军事人员识别潜在威胁、观察动向与监控关注区域。其能在轻雾烟雾环境或视觉探测受限的城市环境中远距离探测识别目标。目标获取：红外相机用于机载、舰载与地面平台的瞄准系统，通过探测敌方车辆、舰船或飞行器的热信号提供目标图像。该能力在低能见度或伪装环境下识别目标尤为宝贵，可提升瞄准精度。夜视作战：红外技术使部队能在夜间或低能见度环境有效行动，增强隐蔽执行任务与全天候作战能力。地面部队亦使用增强型相机进行夜间作战。导弹制导系统：红外传感器是导弹制导系统的核心组件。红外制导使导弹能锁定目标热源，实现对移动目标的精确瞄准与追踪。系统集成：红外相机常与测距仪、激光雷达（LIDAR）及可见光相机等传感器结合，构成综合监视与瞄准系统。此类集成提升威胁探测与识别精度。

随着技术进步（尤其新型红外探测器发展），红外相机在国防中的应用持续演进，实现更高精度、更远探测距离及与其他防御系统的集成。红外相机在多样作战环境中提供实时可靠信息，成为军事应用的宝贵资产。增强型相机（特别是夜视镜）与红外相机互补，广泛应用于地面单兵作战。

激光设备的国防应用

激光因独特属性、高精度与多功能性而广泛应用于国防领域。其主要应用包括：激光测距仪：用于测量观察者与目标间距离，提升火炮、狙击与精确制导武器系统精度。测距仪常与红外相机等传感器集成，通过目标距离信息增强效能。激光成像与传感：激光用于侦察与监视的成像传感技术。基于激光的激光雷达系统提供三维测绘与目标识别。精确制导武器激光指示：激光用于目标指示。激光指示器发射的光束可被激光制导炸弹或导弹等精确制导武器识别，提升精度并减少附带损伤。通信与数据传输：激光用于自由空间光通信系统的安全通信与数据传输。此类系统提供高带宽与安全传输，尤其在射频通信受干扰环境中优势显著。激光通信可降低拦截、干扰与探测概率，且功耗更低。激光对抗措施：激光用于对抗系统以探测干扰激光制导武器等来袭威胁。其可偏转或干扰弹药制导系统，或破坏无人机（UAV）与监视设备等敌方平台传感器。此外，可通过致盲传感器或干扰制导系统应对来袭威胁。激光武器系统：高能激光作为定向能武器（DEW）正被研发与部署。此类激光可产生高能聚焦光束，摧毁无人机、火箭、迫击炮弹、导弹甚至小艇等目标。其具备精确快速应对威胁的潜力，在实现精准打击的同时最大限度减少附带损伤，日益成为攻防作战的研发重点。

激光技术在功率、效率与小型化方面的进步拓展了其国防应用范畴。其多功能性使其成为现代军事武库中日益关键的组成部分。然而，部署激光技术常涉及复杂技术挑战、安全考量与军事应用国际法规。

聚焦激光武器系统

激光技术发明后数年即被考虑用于国防与武器领域。1960年代末，旨在摧毁弹道导弹的"Excalibur"项目被提出，但仅停留于方案阶段，军事研发重点转向拦截空中威胁的激光系统。此类系统的原型机（如THEL与YAL-1）在1990年代与2000年代初限于演示用途。随着光纤技术与激光泵浦源进步，千瓦级连续波（CW）光纤激光器在2000年代末得到广泛应用。鉴于光纤增益介质为固态激光器提供高效低成本替代方案，激光国防应用重获关注。

雷神公司提供15kW或50kW输出功率的紧凑激光系统，可搭载于空中、陆地与海上各类平台，攻击无人机、火箭、火炮与迫击炮。其宣称已摧毁超400个目标。洛克希德-马丁公司开发输出功率60kW+的光纤激光武器系统，为陆海空作战环境定制。这些系统提供超越标准目标消灭的多任务能力，含致盲器与远程情报、监视和侦察模式集成。2022年，洛克希德-马丁交付了输出功率300kW的当前最强战术级激光器。

战术先进激光光学系统（TALOS）（法国/欧盟）：由CILAS牵头并作为欧洲联盟组成部分，TALOS项目正研发能防御无人机与迫击炮弹等多类威胁的高功率激光 effector。莱茵金属激光武器演示器（德国）：莱茵金属通过其在德国海军护卫舰上成功击落微型无人机的测试，持续推动激光武器技术发展。"龙火"系统（英国）：英国国防部大力投资"龙火"项目（一种高能激光武器系统）。近期试验证明其能消灭无人机与导弹等空中威胁。欧盟内部通过整合资源与专业知识，开展多项激光武器合作研发。由CILAS主导的项目是确保欧洲保持定向能武器技术前沿的广义战略组成部分。

光纤的国防应用

国防与航空航天领域因光纤的轻量化与抗电磁干扰特性而广泛采用该技术。其最初用于电信领域，当前应用正扩展至传感范畴。

增强与安全通信。光纤因高带宽特性而广泛用于军事安全通信系统，实现大量数据快速安全传输。其抗电磁干扰特性使其成为电子窃听风险环境下传输敏感信息的理想选择。对电磁辐射的免疫性消除了干扰或其他形式中断军事通信系统的风险。

导航与制导系统。光纤陀螺仪（FOG）用于飞机与潜艇等军事载具的导航与制导系统。FOG提供角速率与加速度的精确测量，对自主导航与精确瞄准至关重要（尤其在卫星导航受电子干扰时）。此外，FOG是火控系统的核心组件，为武装直升机等武器系统提供瞄准与射击线稳定性。该能力确保武器在运动状态下精确完成搜索、瞄准、跟踪与射击。

航空电子。光纤日益用于国防航空电子以应对尺寸、重量与功率（SWaP）挑战，同时实现高速数据传输。其在高数据传输速率与抗电磁干扰能力支持下，对先进航空电子系统中传输控制信号与传感器数据至关重要。光纤在航空电子中的应用具有革命性意义，使新一代航空电子系统能支持现代国防任务。

传感与监视。光纤传感器能探测沿光纤的振动、温度变化、压力与应变，提供潜在威胁或未授权访问的实时信息。其具有抗电磁干扰、耐高压场与极端环境条件等无可比拟的优势，使其在传统传感器不足的应用场景中成为理想选择。光纤传感器因多功能性而对国防应用至关重要。其通过探测边境、军事基地与敏感场所的未授权入侵增强周界安全。传感器可无缝集成于栅栏、墙体或地下，实现可靠全天候监控。在结构健康监测中，传感器能探测应变、温度与振动变化，及早识别飞机与桥梁等资产的结构问题。光纤传感器对海岸防御与反潜作战不可或缺，其在恶劣水下环境中的耐久性支持有效监视（包括潜艇精确追踪与海洋生态监测）。光纤传感器的多功能性使其在现代国防战略中地位关键。