黑夜里的凝视-微光夜视仪的发展历程

夜视仪化黑夜为白昼,已经广泛应用在各种单兵武器、自行火炮、坦克、战机、导弹和各种车辆上,是各种信息化武器装备的重要组成部分,在夜间驾驶、夜间抢修、隐秘侦察、战场救护中都有很重要的应用。所有这一切,都是以夜视成像技术为基础发展起来的。夜视成像技术分微光夜视技术、热成像夜视技术两大类。1934年,荷兰的霍尔斯特( G Holst)等人成功研制出世界上第一只近贴式红外变像管(O代管),它标志着夜视技术的诞生,人类从此可以在黑暗环境中观察目标。但它依赖于红外光源主动照射,体积大,容易被敌方侦测。工作原理是被动探测目标反射的人眼不可见的微弱光线,通过光电转换,成万倍放大目标影像,再通过荧光屏转换为人眼可见的图像。

目前,微光夜视技术已经从一代、二代、三代、超二代发展到四代水平具有体积小,重量轻,隐蔽安全等优点。

一代微光夜视仪

一代微光夜视仪的核心器件通常由三级单级微光管通过光纤面板耦合级联而成,每级单管可实现约50倍亮度增益,三级级联后亮度增益可达10000倍以上增强了对微弱光信号的放大能力,省去了0代夜视仪必需的红外探照装置。

一代微光夜视仪的优点是被动工作,不易暴露;三级级联的微光管光增益高,目标图像较清晰。缺点是防强光性能差,甚至难以在火光四射的战争环境下工作,而且体积较大,比较笨重。一代微光典型产品主要有YJD66型一代加微光夜视仪（手持式）

YJD66型高清晰夜视仪是一款紧凑型手持式微光夜视仪。其5倍的放大倍率、先进的光学系统及成像明亮的高性能一代加微光管将带给您的是一个清晰、锐利的观察效果。内置一款远距离红外激光照明器，保证您在全黑的环境中，同样可以清晰的进行观察。同时具有安全的防强光功能、无眩光，不会让黑暗影响了您的观察力。

二代微光夜视仪

二代微光技术始于20世纪60年代对新的电子倍增器件一微通板(MCP)的探索与研究,在70年代由美国人应用微通道板技术研制成功二代微光管。微通道板也成为二代微光的典型特征,它由数百万个紧密排列的、内壁涂有二次电子发射材料的空心通道管组成,即数百万像素,其通道芯径间距约6-121m,长径比40~60。由多碱光电阴极激发的初始电子进入通道后,在电场作用下与微通道板内壁碰撞激发出二次电子,并依次倍增,从而在输出端获得亮度增加几千乃至上万倍的电子图像二代微光夜视仪按微光管工作方式分为两类,即近贴式和倒像式。近贴管又称为薄片管,是将微通道板放置在光电阴极和荧光屏之间,光电阴极发射的电子束在电场作用下通过微通道板倍增后,投射到荧光屏上成像。由于结构小,鉴别率较低,光学增益相对小些,需在夜视仪设计时附加正像装置。倒像管是微通道板倍增的电子東通过电磁场聚焦打在荧光屏成像,能达到数万倍以上的光学增益,而且不用再次倒像。

我国于20世纪80年代研制成功二代微光夜视仪,是我国装备的微光产品中数量最多,规模最大,技术最成熟的。

二代微光夜视仪的优点是被动工作,不易暴露,鉴别率高,体积小,重量轻,能耗小,寿命长,具有防强光性能和自动亮度控制(ABC)能力。缺点是人眼长时间观察不太舒适,作用距离仍不够远。

三代微光夜视仪

1965年美国人JJ. Schee和 Van laar发现一种新型的高效率的砷化镓(GaAs)光电阴极,它是采用Ⅲ-V族化合物,即元索周期表中Ⅲ族元素与V族元素化合而成的半导体化合物。因为GaAs光电阴极具有负电子亲和势(NEA,因而具有量子效率高、暗发射小、电子能量分布集中等优点。20世纪70年代末至80年代初,美国人将透射式GaAs光阴极和带A203离子壁垒膜的MCP引人近贴微光管中,研制成功三代微光管。

三代微光夜视仪相比于二代微光夜视仪,灵敏度增加了4~8倍,达到800~2600uAm,寿命延长了3倍,对夜间天光光谱利用率显著提高,在漆黑(10-4x)夜晚的目标视距延伸了50%~100%,具有鉴别率高、体积小、作用距离较远等优点。缺点是技术

难度大,价格高。目前能够批量生产三代微光的主要国家是美国。我国已经研制成功并小批量生产三代微光,但大批量生产还有待进一步攻关。

YJSK3头盔式三代微光夜视仪

该产品是一种单物双目头盔式夜视仪。有体积小，重量轻，配有头盔使用。采用微光像管和先进的光学系统，具有高分辨率的特点。更换物镜可以改变放大倍率和观察距离，备有1倍、3倍、4倍、5倍等多种物镜可供选择，也还可按用户要求配备其他焦距的物镱满足不同的需要。

超二代微光夜视仪

微光技术产品的优劣,不仅要考虑性能指标,还要综合比较几何尺寸、重量、能耗、可靠性、安全性、成本乃至使用方便性与舒适性等等。虽然三代微光管在技术性能上具有相当的优势,但由于制作工艺复杂价格昂贵,导致其难以规模化应用。20世纪80年代,荷兰De公司与法国 Photonics公司另辟蹊径,通过改进,在二代近贴微光管中引入高灵敏度的多碱光电阴极(Na2KSb(Cs),并借用三代微光管的微通道板、管结构、集成电源以及结晶学等机理和工艺研究成果,扩展了光谱响应范围,提高了量子效率,使其成像质量大幅度提高,研制出所谓二代半管(又称超二代微光管)。因其工艺相对简单,性能接近三代价格相对较低,从而与美国生产的三代管形成一比高低、争雄天下的局面。

我国于21世纪初期成功研制出超二代微光管,开发出了自动门控电源,在黑夜和白昼都可工作,形成了大批量生产能力,目前已经大量应用于我国新研制微光夜视产品上。

YJSP2双目双筒微光夜视仪

目前，热成像夜视技术发展非常迅速，具有作用距离远，图像易处理，穿透伪装能力强的特点；而微光夜视技术则具有响应速度快、图像清晰、不易被电子侦察干扰的优点，其产品体积小、重量轻、价格低、使用和维修方便。将这两项技术互相融合集成是业界的发展趋势，国际上已经开发出成熟的融合夜视仪，国内研发也取得了突破性进展。

微光夜视的另一个发展方向就是使用固体微光器件，拓展光谱范围，延伸探测距离等。目前，我国在固体器件、基础材料、微通道板、荧光屏和制造工艺方面都取得了较大突破，广泛应用于各类装备中。