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液体紫外绿光激光器挑战光纤激光器 成为未来高能武器的基础

液体紫外绿光激光器挑战光纤激光器 成为未来高能武器的基础

发布时间:
2021/04/22
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液体紫外绿光激光器挑战光纤激光器 成为未来高能武器的基础
 
 
尽管近年来取得了很大进展,但可以击落飞机或导弹的实用激光武器仍然遥不可及,而一种新的液体激光器可能会让这一天更快到来。
 
 
近年来,大部分努力都集中在高功率光纤激光器上。这些激光器使用特殊掺杂的光纤线圈放大激光束,最初用为工业切割和焊接而开发的。20多年前,美国开始利用光纤激光器开发电动固体激光武器,2013年,美国海军在舰船上测试了30千瓦的光纤激光器。从那时起,光纤激光器能够提供光学质量出色的高能量光束,从而使光纤激光器在当前的50至100千瓦级激光武器的现场试验中占据主导地位。但现在,航空航天巨头波音公司已经与通用原子公司(GeneralAtomics,它也是在核聚变研究方面很有名的国防承包商)合作,挑战达到250千瓦阈值的光纤激光器。有些人认为,这将是未来几代激光武器必不可少的,核导弹防御需要更高的激光功率。
 
 
开发出具有挑战性的技术来控制高能固态激光器的关键问题:尺寸,重量和功率,以及散发可能破坏激光器工作和光束质量的废热问题。
 
 
“通用原子有几个全新的想法,包括液体激光器。”公司副总裁迈克·佩里(Mike Perry)在2016年的一次采访中说。液体激光器类似于固态激光器,但它们使用的是一种冷却液体,它通过与固体激光材料集成的通道流动。一个关键的技巧是确保冷却液的折射率与固体激光材料的折射率完全一样。液体和固体的完美匹配可以避免它们之间边界的任何折射或反射。避免在冷却液中的反射或折射,也需要使流体通过通道平稳流动,以防止湍流。
 
 
该系统既紧凑又相对轻巧,这正是DARPA(美国国防部高级研究计划局)想要将150 kW的激光安装在战斗机上的东西。目标是一种重量仅为750公斤或仅为5公斤/千瓦输出的设备。该项目经历了持续了十年的多个测试开发阶段。在2015年,通用原子向新墨西哥州交付的HELLADS(高能液体激光区域防御系统,等级为150 kW级),在靶场对军事目标进行实弹测试。当时发布的一份新闻稿称这台激光保持了“激光输出功率最高的世界纪录”。当时,通用原子公司将其描述为模块化激光武器,每千瓦重四公斤。
 
 
分布式增益激光模块组合在一起,可产生超过250千瓦的激光输出
 
 
自那时以来,发展一直在继续。一位发言人说,通用原子公司现在使用其第七代“分布式增益激光头”,这些模块可以组合在一起,从一个非常紧凑的封装中产生超过250千瓦的激光输出。过去两年的改进提高了光束质量,并具有连续或一系列脉冲发射高能光束的能力,为攻击目标提高更大的灵活性。
 
 
在此功率水平上保持良好的光束质量非常重要。据称,目前的光纤激光技术可以达到300千瓦,然而,这可能在一定程度上推高了不同光纤激光器在密集波长下发射的光束数目的上限,从而产生一束高质量的高能激光束。
 
 
在波音与通用原子公司此次合作中,通用原子公司(GeneralAtomics)提供综合热管理设备和一个高密度、模块化、高功率的锂离子电池系统,该系统可以存储三兆焦耳的能量以及激光。波音公司将提供用于精确获取和指向技术的光束导向器和软件,该技术是波音公司为其他实验性激光武器试验台开发和提供的,包括空军的兆瓦级空降激光器,这是2014年废弃的最后一款大型化学动力气体激光器。