根据短波红外激光器产生机理的不同，短波红外激光器有半导体激光器、光纤激光器和固体激光器三种类型。其中，固体激光器可分为基于光学非线性波长转换的固体激光器和直接由激光工作材料产生短波红外激光的固体激光器。
半导体激光器采用半导体材料作为激光工作材料，输出激光波长由半导体材料的带隙决定。随着材料科学的发展，通过能带工程可以将半导体材料的能带定制为更广泛的激光波长。因此，利用半导体激光器可以获得多个短波红外激光波长。
短波红外半导体激光器的典型激光工作材料是荧光粉材料。例如，孔径尺寸为95μm的磷化铟半导体激光器，输出激光波长为1.55μm和1.625μm，功率已达到1.5W。
光纤激光器采用掺稀土玻璃光纤作为激光介质，半导体激光器作为泵浦源。具有阈值低、转换效率高、输出光束质量好、结构简单、可靠性高等优良特点。它还可以利用稀土离子辐射的宽光谱，通过在激光谐振腔中添加选择性光学元件（例如光栅）来形成可调谐光纤激光器。光纤激光器已成为激光技术发展的重要方向。
1.固体激光器
可直接产生短波红外激光的固态激光增益介质主要有Er:YAG晶体和陶瓷、掺Er玻璃等。基于Er:YAG晶体和陶瓷的固体激光器可直接输出1.645μm短波红外激光，是近年来短波红外激光研究的热点[3-5]。目前，采用电光或声光调Q的Er:YAG激光器的脉冲能量已达到几到几十mJ，脉冲宽度为几十ns，重复频率为几十到几千Hz。如果采用1.532μm半导体激光器作为泵浦源，在激光主动侦察和激光对抗领域将具有很大的优势，特别是对典型激光预警装置的隐身效果。
掺铒玻璃激光器结构紧凑、成本低、重量轻，可实现调Q操作。是短波红外激光主动探测的首选光源。但由于Er玻璃材料有四个缺点：一是吸收光谱的中心波长为940 nm或976 nm，导致灯泵浦难以实现；其次，Er玻璃材料制备难度大，不易制成大尺寸；第三，Er玻璃材料热性能较差，不容易实现长时间重复频率运行，更不用说连续运行；第四，没有合适的调Q材料。虽然基于Er玻璃的短波红外激光器的研究一直备受人们关注，但由于以上四个原因，一直没有产品问世。直到1990年，随着波长940nm、980nm的半导体激光棒的出现，以及Co2+:MgAl2O4（钴掺杂铝酸镁）等饱和吸收材料的出现，泵浦源和调Q的两大瓶颈被打破了。玻璃激光器的研究发展迅速。特别是近年来，我国集半导体泵浦源、掺铒玻璃和谐振腔于一体的微型掺铒玻璃激光器模块，重量不超过10克，具备50千瓦峰值功率模块的小批量生产能力。但由于Er玻璃材料的热性能较差，导致激光模块的重复频率仍然较低。50kW模块的激光频率仅为5Hz，20kW模块的最大激光频率为10Hz，只能用于低频应用。
Nd:YAG脉冲激光器输出的1.064μm激光峰值功率高达兆瓦。当如此强的相干光穿过一些特殊材料时，其光子在材料的分子上发生非弹性散射，即光子被吸收并产生相对低频的光子。能够实现这种变频效果的物质有两类：一是非线性晶体，如KTP、LiNbO3等；二是非线性晶体，如KTP、LiNbO3等。另一种是高压气体，例如H2。将它们放入光学谐振腔中以形成光学参量振荡器（OPO）。
基于高压气体的OPO通常是指受激拉曼散射光参量振荡器。泵浦光被部分吸收并产生低频光波。成熟的拉曼激光器采用1.064μm激光器泵浦高压气体H2，获得1.54μm短波红外激光。
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短波红外GV系统的典型应用是夜间远距离成像。激光照明器应为高峰值功率的短脉冲短波红外激光器，其重复频率应与频闪相机的帧频率一致。根据国内外短波红外激光器的现状，二极管泵浦的Er:YAG激光器和OPO基1.57μm固体激光器是最佳选择。微型铒玻璃激光器的重复频率和峰值功率仍有待提高。 3．短波红外激光在光电反侦察中的应用
短波红外激光反侦察的本质是用短波红外激光束照射敌方工作在短波红外波段的光电侦察设备，使其获取错误的目标信息或无法正常工作，甚至无法正常工作。探测器损坏。典型的短波红外激光反侦察手段有两种，即对人眼安全激光测距仪的距离欺骗干扰和对短波红外摄像头的抑制伤害。
1.1 距离欺骗对人眼安全激光测距仪的干扰
脉冲激光测距仪通过激光脉冲在发射点与目标之间来回的时间间隔来换算目标与目标之间的距离。如果测距探测器在目标反射回波信号到达发射点之前接收到其他激光脉冲，则会停止计时，换算出的距离不是目标的实际距离，而是小于目标的实际距离。虚假距离，达到欺骗测距仪距离的目的。对于人眼安全的激光测距仪，可以采用相同波长的短波红外脉冲激光器来实现距离欺骗干扰。
实现测距仪距离欺骗干扰的激光器是模拟目标对激光的漫反射，因此激光峰值功率很低，但要满足以下两个条件：
1）激光波长必须与被干涉测距仪的工作波长相同。测距探测器前面安装有干涉滤光片，带宽很窄。工作波长以外波长的激光无法到达探测器的感光面。即使是波长相似的1.54μm和1.57μm激光也不能相互干扰。
2) 激光重复频率必须足够高。仅当测量距离时，测距探测器才会响应到达其光敏表面的激光信号。要实现有效干扰，干扰脉冲至少应挤入测距仪波门2～3个脉冲。目前可以实现的距离门为μs量级，因此干涉激光必须具有较高的重复频率。以目标距离3公里为例，激光来回一次所需时间为20μs。如果输入至少 2 个脉冲，则激光重复频率必须达到 50 kHz。如果激光测距仪的最小范围为300 m，则干扰器的重复频率不能低于500 kHz。只有半导体激光器和光纤激光器才能达到如此高的重复率。
1.2 抑制短波红外摄像机的干扰和损坏
短波红外相机作为短波红外成像系统的核心部件，其InGaAs焦平面探测器的响应光功率动态范围有限。如果入射光功率超过动态范围上限，就会出现饱和，探测器无法正常成像。较高功率的激光会对探测器造成永久性损坏。
连续、低峰值功率的半导体激光器和高重复频率的光纤激光器适合短波红外摄像机的连续抑制干扰。用激光连续照射短波红外相机。由于光学透镜的大倍率聚光效应，激光扩散光斑在InGaAs焦平面上到达的区域严重饱和，因此无法正常成像。只有停止激光照射一段时间后，成像性能才能逐渐恢复正常。
根据多年可见光和近红外波段激光主动对抗产品的研发和多次场毁伤效能试验的结果，只有峰值功率兆瓦及以上的短脉冲激光才能对电视造成不可逆的毁伤几公里外的摄像机。损害。能否达到破坏效果，激光的峰值功率是关键。只要峰值功率高于探测器损坏阈值，单个脉冲就可能损坏探测器。从激光器设计难度、散热和功耗角度来看，激光器的重复频率不一定要达到相机的帧率甚至更高，10Hz到20Hz就可以满足实战应用。当然，短波红外相机也不例外。
InGaAs焦平面探测器包括基于InGaAs/InP电子迁移光电阴极的电子轰击CCD和后来开发的CMOS。它们的饱和度和损伤阈值与Si基CCD/CMOS处于同一数量级，但InGaAs/InP基探测器尚未获得。CCD/COMS的饱和度和损伤阈值数据。
根据目前国内外短波红外激光器的现状，基于OPO的1.57μm重频固体激光器仍然是激光损伤CCD/COMS的最佳选择。其高大气穿透性能、高峰值功率短脉冲激光的光斑覆盖范围和单脉冲有效特性对于配备短波红外摄像机的远距离光电系统的软杀伤力十分明显。
2、结论
波长在1.1μm~1.7μm之间的短波红外激光，大气透过率高，穿透雾霾、雨雪、烟尘、沙尘的能力强。传统的微光夜视设备是看不见它的。1.4μm至1.6μm波段的激光对人眼安全，且具有峰值响应波长在此范围内成熟探测器等鲜明特点，已成为激光军事应用的重要发展方向。
本文分析了磷光体半导体激光器、掺铒光纤激光器、掺铒固体激光器、OPO基固体激光器四种典型短波红外激光器的技术特点和现状，并总结了它们的用途这些短波红外激光器在光电主动侦察中的应用。典型应用在反侦察中。
1）连续、低峰值功率高重复频率磷光体半导体激光器和掺铒光纤激光器主要用于远距离隐身监视和夜间瞄准的辅助照明，抑制对敌方短波红外摄像机的干扰。高重频短脉冲磷光体半导体激光器和掺铒光纤激光器也是多脉冲系统人眼安全测距、激光扫描成像雷达和人眼安全激光测距仪距离欺骗干扰的理想光源。
2）基于OPO的固体激光器，重复率低，但峰值功率可达兆瓦甚至十兆瓦，可广泛应用于闪光成像雷达、夜间远距离激光选通观测、短波红外激光损伤和传统模式远程人眼安全激光测距。
3）微型铒玻璃激光器是近年来短波红外激光器发展最快的方向之一。当前的功率和重复频率水平可用于微型人眼安全激光测距仪。随着时间的推移，一旦峰值功率达到兆瓦级，它就可以用于闪光成像雷达、激光选通观测以及对短波红外相机的激光损伤。
4）隐藏激光预警装置的二极管泵浦Er:YAG激光器是高功率短波红外激光器的主流发展方向。在闪光激光雷达、夜间远距离激光选通观测、激光损伤等方面具有巨大的应用潜力。
近年来，随着武器系统对光电系统集成度的要求越来越高，激光装备小型化、轻量化已成为激光装备发展的必然趋势。体积小、重量轻、功耗低的半导体激光器、光纤激光器和微型激光器Er玻璃激光器已成为短波红外激光器发展的主流方向。尤其是具有良好光束质量的光纤激光器在夜间辅助照明、隐身监视与瞄准、扫描成像激光雷达、激光抑制干扰等方面具有巨大的应用潜力。但这三类小型轻量化激光器的功率/能量普遍较低，只能用于一些近程侦察应用，无法满足远程侦察和反侦察的需求。因此，发展的重点是提高激光功率/能量。
OPO基固体激光器光束质量好、峰值功率高，在远距离选通观测、闪光成像雷达和激光损伤方面的优势仍然非常明显，激光输出能量和激光重复频率有待进一步提高。对于二极管泵浦Er:YAG激光器，如果在提高脉冲能量的同时进一步压缩脉冲宽度，它将成为OPO固体激光器的最佳替代品。在远距离选通观测、闪光成像雷达、激光损伤等方面具有优势。巨大的应用潜力。
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更新时间：2022年3月2日
