1)Оптическая (лазерная) локация, оптическая речевая разведка.

Перспективность лазерных систем локации определяется большой шириной оптического диапазона (10¹³-10¹⁵ Гц), в десятки раз превышающей ширину всего освоенного радиодиапазона, и высоким значением частоты оптической несущей. Благодаря этому можно формировать весьма узкие диаграммы излучения и использовать широкие спектры модулированных сигналов.

Поскольку в оптическом диапазоне частота колебаний примерно на 4 порядка выше, чем в СВЧ диапазоне, плотность потока электромагнитной энергии, пропорциональная телесному углу излучения, на заданном расстоянии и при заданных размерах «антенны» и мощности передатчика оказывается примерно в 10 раз выше, чем на СВЧ (при отсутствии поглощения на трассе). Поэтому, несмотря на принципиально худшую чувствительность оптических приемников (мощность порогового сигнала примерно пропорциональна частоте), мощность передатчика, необходимая для ведения разведки примерно на одинаковых расстояниях, может оказаться намного меньшей, чем на СВЧ. Однако указанные преимущества реализуются при локации в свободном пространстве (например, космическом). Наличие поглощения и рассеяния оптических волн в атмосфере при определенных условиях может резко уменьшить дальность слежения за целями.

Принципы построения и структурные схемы как аналоговых, так и дискретных приемных устройств оптической локации такие же, как и в радиодиапазоне.

Высокое значение несущей частоты позволяет использовать широкополосные зондирующие сигналы и, следовательно, обеспечить точное измерение дальности до цели и высокую разрешающую способность по дальности. Обеспечивается также высокая угловая разрешающая способность и хорошая точность определения угловых координат даже при малых размерах антенных устройств. Путем регистрации доплеровского сдвига частоты можно измерять не только большие и средние, но и малые значения скоростей сближения.

Как уже отмечалось выше, приемные устройства оптического диапазона имеют худшую пороговую чувствительность (энергия фотона в оптическом диапазоне велика и при приеме сигналов проявляются квантовые эффекты), а передающие устройства – более низкий к.п.д. (из-за рассеяния и поглощения в атмосфере). Эти особенности определили рациональные области использования оптической локации. Локационные системы оптического диапазона целесообразны в тех случаях, когда требования высокой разрешающей способности и точности определения координат доминируют и за счет априорной информации о местоположении цели путем высокой пространственной концентрации энергии зондирующего сигнала имеется возможность компенсировать худшие показатели приемных и передающих устройств. Так же отмечалось выше, что характеристики локационных систем оптического диапазона зависят от метеоусловий.

В качестве примера целесообразного использования систем оптического диапазона указывают на измерение дальности до различных объектов, обнаруживаемых визуально либо с помощью телевизионных или инфракрасных устройств разведки.

Вследствие высокой аппаратурной разрешающей способности оптических локаторов (обусловленной узкими диаграммами направленности антенн и малой длительностью зондирующих импульсов), как правило, определение координат производят с точностью до размеров объема разрешения, не измеряя положение цели внутри него. В этом случае энергетический потенциал системы определяет режим обнаружения.

Энергия излучения Е_и при обнаружении «точечной цели» с эффективной отражающей поверхностью σ на расстоянии r в секторе обзора, ограниченном телесным углом Ω, находят из соотношения:

где Α – площадь раскрыва приемной оптики; η_к - к.п.д. приемной оптики, учитывающий потери в оптической системе; Ε_п - энергия порогового сигнала; е - коэффициент ослабления излучения в атмосфере.

Если размеры цели больше размеров сечения пучка излучения в районе цели (такой случай является типичным при измерении дальности до визуально наблюдаемых объектов), энергию излучения определяют по формуле:

где ρ – коэффициент отражения (альбедо) от цели.

Лазерные микрофоны для перехвата информации используют отраженный и модулированный зондируемой поверхностью луч лазера. Длина волны лазерного из­лучения составляет около 0,8...1,1 мкм, при мощности непрерывного излучения от единиц до нескольких десятков мВт. Лазерные микрофоны обеспечивают регистрацию разговоров, например, при зондировании поверхности оконного стекла, на рас­стояниях несколько сотен метров при диффузном отражении и на расстояниях более километра при узконаправленном отражении с помощью триппельприз­мы. Дальность перехвата зависит от отражающих свойств зондируемой поверхности, уровня фоновых аку­стических шумов, параметров атмосферы и уровня фоно­вой засветки.

В приведенном на рис.3.6 примере в качестве зондируемого объ­екта выступает оконное стекло, которое представляет собой своеоб­разную мембрану, которая колеблется со звуковой частотой, создавая фонограмму разговора.

Генерируемое лазерным передатчиком излучение, распростра­няясь в атмосфере, отражается от поверхности оконного стекла мо­дулированное акустическим сигналом, а затем воспринимается фото­приемником, который и восстанавливает разведываемый разговор.

Отклонения поверхности стекла от исходного положения вызы­вают дифракцию света, отражающегося от границы воздух – стекло, объясняемую эффектом Доплера. Если размеры падающего оптического пучка малы по сравнению с длиной «поверхностной» волны, то в суперпозиции различных ком­понент отраженного света будет доминировать дифракционный пу­чок нулевого порядка. В этом случае, во-первых, фаза световой вол­ны оказывается модулированной по времени с частотой звука и однородной по сечению пучка (фазовая модуляция).

Во-вторых, пучок «качается» с час­тотой звука вокруг направления зеркального отражения относительно его направления при состоянии покоя облучаемой поверхности. При этом в точке приема отраженного луча происходит изменение плотности оптического сигнала по закону акустического сигнала (амплитудная модуляция).

В лазерных системах акустической разведки используют фазовую и амплитудную модуляции.

В качестве источника излучений может применяться, например, гелий-неоновый лазер. Наводка лазерного излучения на оконное стекло осуществляется с помощью телескопиче­ского визира. Обеспечивается съем и с внутренних стекол. Пе­рехват разговоров может обеспечиваться при амплитуде колебания стекла 10^-14…-16 метра.

В точке, расположенной по нормали к оконному стеклу доста­точно организации одного контрольного поста (КП). В противном случае необходимо организовывать два КП, место второго выбирает­ся с учетом закона отражения светового луча.