Глава девятая. Особенности распространения радиоволн оптического и инфракрасного диапазонов

§ 9.1. Радиоволны оптического и инфракрасного диапазонов. Их применение для связи, навигации, обнаружения

К оптическому диапазону относятся электромагнитные колебания с длиной волны 0,39÷0,75 мкм, воспринимаемые человеческим глазом. К инфракрасному диапазону относятся волны длиной 0,75÷1000 мкм, занимающие промежуточное положение между оптическими и миллиметровыми волнами. Инфракрасный диапазон делят на три области: ближнее инфракрасное излучение - от 0,75 до 1,5 мкм, среднее - от 1,5 до 5,6 мкм и дальнее - от 5,6 до 1000 мкм. Границы спектров оптических, инфракрасных и миллиметровых волн взаимно перекрываются. В дальнейшем для краткости инфракрасные волны будем называть ИК.

Оптическое излучение возбуждается за счет энергии перехода в атомах и молекулах излучающего тела. ИК излучение возникает в результате колебательных и вращательных движений атомов и молекул вещества. Оптические и ИК волны могут фокусироваться линзами и зеркалами, менять свое направление при отражении и преломлении, разлагаться в спектр призмами. ИК волны подобно радиоволнам, могут проходить сквозь некоторые материалы, непрозрачные для оптических волн. ИК волны нашли широкое применение в различных отраслях промышленности [18].

ИК системы, создаваемые для обнаружения источников излучения в военном деле и промышленности, значительно меньше, проще и дешевле радиолокационных систем аналогичного назначения. Простота схем и конструкций таких приборов объясняется применением оптики, что дает возможность конструировать приборы из более мелких и прочных деталей. В ИК системах отсутствует вредное явление боковых лепестков диаграммы направленности излучателей, присущее радиолокационным системам. Главным преимуществом многих ИК систем является отсутствие передатчика - используется излучение от целей, которые или сами являются источниками ИК или отражают излучение естественных ИК источников. Такие системы называются пассивными. Активные ИК системы имеют мощный источник ИК, излучение которого, отфильтрованное в узком участке спектра, концентрируется с помощью оптической системы и направляется в виде узкого пучка на цель.

ИК системы обладают высокой разрешающей способностью. Первые советские искусственные спутники Земли обнаруживались и регистрировались наряду с другими методами по их ИК излучению.

При использовании оптического и ИК диапазонов для целей связи преимуществом является возможность передачи большого количества информации, поскольку спектр этих диапазонов достигает 10 МГц. Системы связи оказываются помехозащищенными благодаря применению узкополосных фильтров и большой направленности излучения. Предполагается, что такие системы могут быть использованы также для космической связи и локации [48, 50].

Оптические и ИК волны испытывают ослабление при прохождении атмосферы, особенно если сна насыщена водяными парами и пылью. Подобно радиоволнам, эти волны рефрагируют в неоднородной атмосфере. Излучающие и отражающие тела, если они не являются целью, создают фон, мешающий работе системы и проявляющийся как вредный шум.