高功率光纖激光器即將在軍事領(lǐng)域大展身手

寂靜天花板

美國(guó)空軍計(jì)劃2017年對(duì)洛馬研制的3萬(wàn)瓦光纖激光系統(tǒng)進(jìn)行的驗(yàn)證,，是一個(gè)重要步驟,。不過(guò),，與光纖激光器形成競(jìng)爭(zhēng)的固態(tài)激光器，其功率在驗(yàn)證中已經(jīng)超過(guò)10萬(wàn)瓦,，技術(shù)成熟度較高,，被軍方認(rèn)為是潛在的、可實(shí)現(xiàn)盡早部署的定向能武器,。
        洛馬公司已經(jīng)開(kāi)始生產(chǎn)光纖激光器模塊,，用于功率6萬(wàn)瓦的激光武器系統(tǒng)。今年4月,，洛馬公司獲得價(jià)值2500萬(wàn)美元的合同,，用于制造和試驗(yàn)?zāi)�塊化激光器，該激光器將集成到陸軍所屬,、波音研制的高能激光移動(dòng)驗(yàn)證機(jī)(HEL MD)上,。洛馬公司的高級(jí)研究員Rob Afzal 表示，“我們公司將在2016年底向用戶交付激光器,�,！敝�前，洛馬公司利用內(nèi)部資金制造了一個(gè)功率3萬(wàn)瓦的激光系統(tǒng),，在保持波束質(zhì)量和電驅(qū)效率的同時(shí),，驗(yàn)證用多個(gè)光纖激光器合成波束的可行性。Afzal介紹,，模塊化技術(shù)能夠?qū)⒓す馄鬟M(jìn)行規(guī)模集成,，提升功率級(jí)別達(dá)10萬(wàn)瓦以上;在2017年的演示結(jié)束后，陸軍計(jì)劃僅僅是通過(guò)增加激光器模塊,，將HEL MD升級(jí)到10萬(wàn)瓦,。

與利用平板激光晶體作為獲取媒介的固態(tài)激光器相比,，通過(guò)二級(jí)泵浦形成的長(zhǎng)時(shí)間光學(xué)光纖而生成的激光波束，具有更高質(zhì)量的波束,、更高效的電動(dòng)效率,，但功率量級(jí)卻低一些。光纖激光的波束由多個(gè)光纖高效組合而形成單一的高功率波束,。洛馬公司宣稱,，該公司研制的激光系統(tǒng)效率達(dá)到了40%，降低了整個(gè)武器系統(tǒng)對(duì)功率生成和冷卻的要求,。Afzal表示,，基于波束組合的光纖激光器，功率更大,、波束質(zhì)量更高,，從而能夠在更遠(yuǎn)的距離范圍外，向目標(biāo)發(fā)射更多的能量,。這樣,，就能夠提高作戰(zhàn)距離或減少失敗幾率，從而使激光武器系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)多個(gè)目標(biāo)的“射擊-觀測(cè)-射擊”,。洛馬采用的是光譜波束合成技術(shù),。每一個(gè)光纖激光模塊的輸出，波長(zhǎng)會(huì)有些稍微的不同,。衍射格柵通過(guò)將波束一個(gè)在一個(gè)上面地排列進(jìn)行波束合成,，形成一個(gè)單頻的高功率波束，類似棱柱分解光的逆過(guò)程,。
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        與其它高功率激光器采用的一致波束合成技術(shù)相比,，光譜波束合成技術(shù)能獲得最高的“桶中功率”效率;“桶中功率”效率是一種波束質(zhì)量測(cè)量方法，是投送至目標(biāo)區(qū)的功率的函數(shù),。Afzal說(shuō),，“同相陣列的問(wèn)題是旁瓣;旁瓣功率不會(huì)對(duì)目標(biāo)產(chǎn)生效果;同相意味著高效,，但會(huì)增大復(fù)雜性,。我們認(rèn)為，這種類型的功率和戰(zhàn)術(shù)使用不是我們所追求的,。我們追求的是最簡(jiǎn)單,、最簡(jiǎn)潔的方法�,！�
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  ~% c$ \0 z5 l3萬(wàn)瓦的“阿拉丁”演示系統(tǒng)有大約100個(gè)光纖激光模塊,。陸軍6萬(wàn)瓦原型機(jī)所包括的光纖激光器，數(shù)量更少,、功率級(jí)別更高,。Afzal解釋到,，“幾乎一個(gè)光纖激光器功率為1千瓦，還能夠增加5-10%的能量,。這是光譜波束合成技術(shù)的最大優(yōu)點(diǎn),。”每一個(gè)激光器模塊的末端,，是一個(gè)傳送光纖;該光纖就是波束合成匣的末端,。波束合成后的輸出，是一個(gè)單頻的高功率波束,，該波束被發(fā)送至武器系統(tǒng)的激光波束指揮塔,。
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        演示系統(tǒng)的目標(biāo)之一，就是掌握激光器的制造方法并獲得其組元的工作壽命,。生產(chǎn)型激光器的模塊,，魯棒性更高、易于安裝到戰(zhàn)術(shù)平臺(tái)上,，功率超過(guò)10萬(wàn)瓦,。安裝于卡車的HEL MD，已經(jīng)對(duì)1萬(wàn)瓦的,、工業(yè)化光纖激光器,，試驗(yàn)了其對(duì)迫擊炮和無(wú)人機(jī)的作戰(zhàn)能量，但是作用距離和殺傷力還有限,。在2017年完成6萬(wàn)瓦系統(tǒng)的驗(yàn)證后,，計(jì)劃于2022年進(jìn)行10萬(wàn)瓦激光武器系統(tǒng)的試驗(yàn)。

. J+ Y; L- p0 n, j$ A        洛馬自主進(jìn)行光纖激光器的研制,，是出于對(duì)高波束質(zhì)量的需求,，但所采用的元件是商用光學(xué)光纖和泵浦二極管等。激光器領(lǐng)域已經(jīng)發(fā)生了兩項(xiàng)變革：遠(yuǎn)程通信和工業(yè)化切割/焊接,。洛馬充分運(yùn)用了這兩項(xiàng)變革技術(shù),，研制了一類新型的激光器 。商用光纖激光器具有更高的可獲得功率,，可達(dá)每光纖1萬(wàn)瓦,，但波束質(zhì)量不適用于波束合成。到目前為止,，激光武器的大多數(shù)點(diǎn)火試驗(yàn),，使用的都是商用激光器，但是能夠通過(guò)在一個(gè)公共點(diǎn)瞄準(zhǔn)多個(gè)波束,，也就是通過(guò)部分重疊實(shí)現(xiàn)功率增大,。美國(guó)海軍3萬(wàn)瓦激光武器系統(tǒng)的原型機(jī)就是這么處理的，該原型機(jī)已經(jīng)在部署于波斯灣的兩棲船塢運(yùn)輸艦“龐塞”號(hào)上進(jìn)行了部署,，開(kāi)展作戰(zhàn)評(píng)估,。
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# z1 \8 k# t5 W- C“雅典娜”武器原型機(jī),，采用了“阿拉丁”光纖激光器，在試驗(yàn)中使一輛卡車的發(fā)動(dòng)機(jī)失效,。 模塊化光纖激光器的優(yōu)勢(shì)是,，規(guī)模可變,、易于冷卻和包裝,。采用模塊化設(shè)計(jì)時(shí)，可以通過(guò)在機(jī)架上增加更多的模塊,，變化規(guī)模,、增大功率。每一個(gè)模塊均單獨(dú)冷卻;增加模塊,，就相應(yīng)增大冷卻系統(tǒng)的規(guī)模,，但復(fù)雜度并不增加。系統(tǒng)是并行的,，而不是串行的,。之前，我們常常會(huì)遇到規(guī)模調(diào)整問(wèn)題,，當(dāng)激光器的功率增大,、平板尺寸更大時(shí)，無(wú)法解決熱的冷卻問(wèn)題,。

7 O; `; m5 m  [" L, k  ~  j* U        模塊包裝的靈活性,，是光纖激光器的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。模塊可以垂直或水平架放,，或者放在兩個(gè)機(jī)柜中,。所有模塊相互獨(dú)立，光纖發(fā)送功率,�,？哲娧芯繉�(shí)驗(yàn)室(AFRL)目前正在為第六代戰(zhàn)斗機(jī)尋求激光武器系統(tǒng);在第六代戰(zhàn)斗機(jī)上，激光器模塊將在整個(gè)飛機(jī)上呈分布式安裝,，波束由牢牢穿越機(jī)體的光纖進(jìn)行傳送,，所有光纖在機(jī)身表面形成一個(gè)共形陣。

鑒于已經(jīng)開(kāi)始為陸軍制造激光系統(tǒng)的緣故,，因此,，洛馬公司也正在研究如何將光纖激光器技術(shù)應(yīng)用于其它需求,。洛馬公司正在尋求如何像陸軍的戰(zhàn)術(shù)平臺(tái)一樣,，將激光器系統(tǒng)包裝，為戰(zhàn)艦研制一個(gè)武器模塊或?qū)⑾到y(tǒng)安裝到飛機(jī)的吊艙中,。

0 n% d1 @% M4 v* Y  l% h一個(gè)潛在的應(yīng)用,，是 AFRL 計(jì)劃的自保護(hù)高能激光器驗(yàn)證(“盾”)項(xiàng)目,，該項(xiàng)目預(yù)計(jì)很快將發(fā)布征詢�,！岸堋表�(xiàng)目的目標(biāo)是：2020年底,，為戰(zhàn)斗機(jī)驗(yàn)證一個(gè)能夠反導(dǎo)的自防御吊艙;2022 年底，研制一個(gè)作用距離更遠(yuǎn),、功率達(dá) 10 萬(wàn)瓦的系統(tǒng),。空軍系統(tǒng)將激光器技術(shù)用于自防御吊艙,，能夠進(jìn)行功率的規(guī)�,？s放，對(duì)抗大型飛機(jī)(包括用于特種作戰(zhàn)的武裝運(yùn)輸機(jī))掛裝的進(jìn)攻性武器,。

- L! Y, l4 |. }: y3 n# lAfzal 表示,，“‘盾’項(xiàng)目的技術(shù)水平是我們目前可以達(dá)到的，我們將尋求對(duì)其改進(jìn)已更貼近空軍的要求,，但不是下一代系統(tǒng)的概念,。”不過(guò),，關(guān)鍵的問(wèn)題是光纖激光器技術(shù)與其它固態(tài)電動(dòng)激光器的成熟度比較,。陸軍試驗(yàn)的6萬(wàn)瓦激光器系統(tǒng)，將洛馬公司的激光器技術(shù)推進(jìn)到了TRL6,，是否能夠達(dá)到TRL7,，則取決于如何試驗(yàn)該系統(tǒng)和系統(tǒng)能否進(jìn)行戰(zhàn)術(shù)交戰(zhàn)。競(jìng)爭(zhēng)仍在繼續(xù),。

禿鷲007

期待~~

laodongbeiren

普通鏡子對(duì)激光的反射能導(dǎo)致激光失效么,？

mrplplplpl

好吧,，我只想要把星球大戰(zhàn)里的激光劍

樂(lè)水623

感覺(jué)很厲害的樣子