激光武器的原理以及作用介绍

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主要有化学激光器、自由电子激光器、固体激光器、量子点激光器、气体激励激光器、半导体激光器、液体激光器等,下面我们一起来看看激光武器的原理以及作用介绍。

    激光武器的原理以及作用介绍

    强激光武器又称高能激光武器或激光炮,它是利用高亮度强激光束携带的巨大能量摧毁或杀伤敌方飞机、导弹、卫星和人员等目标的高技术新概念武器。强激光武器有着其它武器无可比拟的优点,强激光武器具有速度快、精度高、拦截距离远、火力转移迅速、不受外界电磁波干扰、持续战斗力强等优点。强激光束从发射到击中目标所用的时间极短,延时完全可以忽略,也没有弯曲的弹道,因此也就不需要提前量。

    现在,美、俄、英、德、法、以色列等许多西方国家都在积极发展强激光武器。1997年10月,美国以中红外线化学激光炮两次击中在轨道上运行的废弃卫星,宣告秘密试验战略激光武器完满成功。美国空军也正加紧准备机载激光武器(ABL),ABL的目标是研制装在经过改造的波音747飞机上安装激光武器,用于从高空攻击敌方的战区弹道导弹和防御低空飞行的巡航导弹,还能压制敌方防空力量,攻击地面上尚未发射的敌方导弹及其控制雷达。ATL是美国近期酝酿开发的一种概念机载战术激光武器系统。ATL系统逐个与各目标交战并使之丧失战斗力。这些目标可能包括数量不等的导弹发射器、迫击炮系统、机关枪、光电器件、天线装置、车辆轮胎及武装士兵。2002年11月4日美军成功使用其和以色列最新研制的移动战术高能激光武器击中了一枚在空中高速飞行的炮弹。激光武器经过三十多年的研究,已经日趋成熟并将在今后战场上发挥越来越重要的作用。

    目前低能激光武器已经投入使用,主要用于干扰和致盲较近距离的光电传感器,以及攻击人眼和一些增强型观测设备。俄罗斯轻武器专家采用最新的半导体技术和曲线光学技术,为特种部队研制出了一种微型激光武器,这种新型武器可广泛用于特种部队作战、反恐怖作战和维和行动。俄罗斯特种兵在车臣战争中用此低能激光武器制使武装匪徒瞬间致瘫,被劫持的绑有手榴弹的女记者成功被救,这是激光武器首次用于实战。

    激光武器发展呈多面化,各国都在加紧研究天基激光武器、机载激光武器、地基反卫星激光武器、战术高能激光武器。最引人注目当然是激光综合防御系统的建立,这是建立在上述研究成果的综合配置上,但各国普遍反对建立天基激光武器系统,因为激光武器的强大威力能使一些军事强国可以随心所欲的实时打击地球上的任何目标,科技的进步使人类自身生存和发展面临巨大挑战。

    一个激光武器系统一般由高能激光器、精密瞄准跟踪系统和控制发射系统等组成。激光武器是多学科综合的高技术武器装备,研制的关键技术主要有:

    ①高功率激光器技术;

    ②高激光束质量技术;

    ③快速、高精度的瞄准跟踪技术;

    ④重量轻、机动性好的发射控制系统技术;

    ⑤低成本耗能技术;

    ⑥激光对各类目标材质的毁伤技术。

    解决好以上技术问题,是使激光武器成为实用化武器装备的关键。激光武器的另一项重要技术是反射镜技术。对于远程硬杀伤激光武器,都需要大直径的反射镜,用于传输和会聚高能激光束于攻击目标上。反射镜要求直径大、反射率高、面形好、有自适应调节能力。实用化的武器装备一般应具备的条件为:性能稳定性好、环境适应能力强、机动性好、使用耗费低、安全性高。

    激光器是激光武器的核心组件,所以激光武器的性能主要由激光器的性能所决定。习惯上,激光武器主要按激光器的类别进行分类。激光器的种类很多,有固体激光器、气体激光器、半导体激光器、自由电子激光器、化学激光器、染料激光器、光纤激光器、准分子激光器、色心激光器等。目前,能作为激光武器的激光器有:化学激光器、气体激光器、固体激光器等,在它们中也只有很少几种高功率类型的激光器可开发为激光武器。

    化学激光器是利用工作物质的化学反应所释放的能量激励工作物质产生激光。可用作激光武器的化学激光器有:氟化氘激光器、氟化氢激光器和氧-碘激光器等。化学激光器具有激光武器所需要的许多特性:比能量高(可达500~1000J/g);易制成高功率激光器(能制成数百万瓦或千万瓦功率的激光器);光束质量好;不需要外电源等。特别是氟化氘激光器,输出波长为3.8μm,大气传输特性好。化学激光器的主要缺点是要排放有害气体。

    适用于作为激光武器的气体激光器主要有气动CO2激光器和电激励CO2激光器。CO2激光器的发射功率可达兆瓦级以上,波长位于大气窗口(10.6μm),光束穿透性好。气动CO2激光器是利用气体动力学原理,通过燃烧压缩的CO2和O2产生高压CO2气体,使其绝热膨胀而产生激光。气动CO2激光器的输出功率高,但体积大,能量转换效率低,光束质量不高。另一种CO2气体激光器是电激励CO2激光器,它是对由CO2、N2、He、Xe和H2O等构成的混合气体进行放电激励输出激光。电激励CO2激光器具有输出功率高、能量转换效率高、结构简单、工艺成熟等优点。缺点是电源技术不完善,光束质量不高。

    固体激光器制成的激光武器适用于作软杀伤武器,目前可实现的平均输出功率在千瓦级或万瓦级,可在10km内损坏光电探测设备、目标指示设备以及使人眼暂时致盲或永久致盲。固体激光器体积小、重量轻、性能稳定,适用于制成便携式、车载和机载等轻型战术激光武器。目前,采用板条状的Nd:YAG激光器可实施8km内的设备和人员的软杀伤。

    激光武器主要由激光器、光学系统和光束控制系统组成,其关键技术包括激光器技术、光学部件制造技术和光学控制技术。

    1、激光器技术

    激光器是激光武器的核心,其技术难点在于既要功率大,又要体积小。从高空拦截几百公里外处于助推段的弹道导弹需要兆瓦级的功率,而战术防空激光武器所需要的功率在0.1~1兆瓦。目前美国BMD计划正在研制的激光武器主要是化学激光器,如美国空军的机载激光器(ABL)采用的是氧碘激光器,美国陆军的通用区域防御综合反导(GARDIAN)激光武器系统将采用氟化氘中红外化学激光器(MIRACL)。美以联合研制的鹦鹉螺战术防空激光武器将可能采用拉斐尔公司正在研制的二氧化碳激光器。

    2、光束控制技术

    (1)自适应光学技术:大气湍流会引起激光束的相位畸变,必须采用自适应光学技术进行补偿。自适应光学系统的主要部件是波前传感器、相位重构器和变形镜。美国空军的机载机光器的自适应光学系统需要每秒钟对大气湍流引起的畸变进行约1000次的测量,并相应调整变形反射镜。

    (2)精确瞄准与跟踪(原创www.isoyu.com版权)技术:由于目标飞行速度很快,激光束不仅要瞄得准,而且要能在目标上锁定一定的时间,因此对瞄准与跟踪系统的要求很高。对于射程达几百公里的机载激光器所要求的精度应小于1微弧度。