激光武器的原理和功能介绍

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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。

激光武器的原理和功能介绍

高能激光武器,又称高能激光武器或激光加农炮,是利用高亮度、强激光束携带的巨大能量摧毁或杀伤敌机、导弹、卫星和人员的新型高科技武器。高能激光武器具有其他武器无法比拟的优势,而高能激光武器具有速度快、精度高、拦截距离长、火力传递迅速、不受外界电磁波干扰、持续战斗力强等优点。强激光束击中目标需要很短的时间,延迟完全可以忽略,没有弯曲的轨迹,不需要提前。

现在,美国、俄罗斯、英国、德国、法国、以色列等许多西方国家都在积极研制高能激光武器。1997年10月,美国用中红外化学激光枪两次击中在轨废弃卫星,宣告战略激光武器秘密试验圆满成功。美国空军也在加紧准备机载激光武器(ABL)。ABL的目标是在改装后的波音747飞机上开发安装激光武器,可以用来从高空攻击敌方战区弹道导弹,防御低空飞行的巡航导弹。它还可以压制敌人的防空部队,攻击敌人没有在地面发射的导弹及其控制雷达。ATL是美国最近研制的概念性机载战术激光武器系统。ATL系统对每个目标逐一交战,使其失去战斗力。这些目标可能包括导弹发射器、迫击炮系统、机枪、光电装置、天线装置、车辆轮胎和武装士兵。2002年11月4日,美军成功使用与以色列共同研制的最新机动战术高能激光武器,命中一枚在空中高速飞行的炮弹。经过30多年的研究,激光武器已经日趋成熟,并将在未来战场上发挥越来越重要的作用。

目前已投入使用的低能量激光武器主要用于近距离干扰和致盲光电传感器,攻击人眼和一些增强的观测设备。俄罗斯轻武器专家利用最新的半导体技术和曲面光学技术,为特种部队研制出一种微型激光武器,可广泛应用于特种部队作战、反恐行动和维和行动。俄罗斯特种部队在车臣战争中使用这种低能激光武器系统,瞬间瘫痪武装匪徒,成功解救了被劫持的携带手榴弹的女记者。这是激光武器首次用于实战。

激光武器的发展是多方面的,各国都在加紧天基激光武器、机载激光武器、陆基反卫星激光武器和战术高能激光武器的研究。最引人注目的当然是激光综合防御系统的建立,这是基于上述研究成果的综合配置。但是,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可以让一些军事大国任意实时攻击地球上的任何目标,科技的进步使得人类的生存和发展面临巨大挑战。

激光武器系统一般由高能激光器、精确瞄准跟踪系统和受控发射系统组成。激光武器是一种多学科、综合性的高科技武器装备,其发展的关键技术主要包括:

①高功率激光技术;

②高激光束质量技术;

③快速高精度瞄准跟踪技术;

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激光对各种靶材的损伤技术。

解决上述技术问题是使激光武器成为实用武器装备的关键。激光武器的另一项重要技术是镜面技术。对于远程硬杀伤激光武器,需要大直径反射镜来传输和汇聚高能激光束来攻击目标。反射器要求直径大、反射率高、表面形状好、自适应调节能力强。实用武器装备的总体要求是:性能稳定性好、环境适应性强、机动性好、使用成本低、安全性高。

激光是激光武器的核心部件,所以激光武器的性能主要取决于激光的性能。传统上,激光武器主要根据激光的类型进行分类。激光器种类繁多,包括固态激光器、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。目前可以作为激光武器的激光器有化学激光器、气体激光器和固体激光器,其中只有少数高功率激(原创版权www.isoyu.com)光器可以发展成为激光武器。

化学激光利用工作物质化学反应释放的能量,刺激工作物质产生激光。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。化学激光器具有激光武器所需的许多特性:高比能(高达500 ~ 1000J/g);制作大功率激光器(功率几百万瓦或几百万瓦的激光器)很容易;光束质量好;不需要外部电源。特别是氟化氘激光器,输出波长3.8μm,大气传输特性好。化学激光器的主要缺点是会释放有害气体。

适用于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300 MW以上,波长位于大气窗口(10.6μm),光束穿透性好。气动CO2激光器通过燃烧压缩的CO2和O2产生高压CO2气体产生激光,气体绝热膨胀。气动CO2激光器输出功率高,但体积大,能量转换效率低,光束质量差。另一种CO2气体激光器是电激发CO2激光器,它将CO2、、he、Xe和组成的混合气体放电激发,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、技术成熟等优点。缺点是供电技术不完善,光束质量低。

固态激光器制成的激光武器,适用于软杀伤武器。目前能实现的平均输出功率在千瓦或万瓦以内,可对10km以内的光电探测设备和目标指示设备造成损坏,使人眼暂时或永久失明。固态激光器体积小、重量轻、性能稳定,适合制作便携式、车载和机载轻型战术激光武器。目前,8公里以内的设备和人员的软杀伤,可以用一台平板Nd:YAG激光器进行。

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技术、光学元件制造技术和光学控制技术。

1.激光技术

激光是激光武器的核心,其技术难点在于功率大、体积小。在几百公里高空拦截助推级弹道导弹需要兆瓦级功率,战术防空激光武器需要0.1 ~ 1兆瓦级功率。目前美国BMD正在研发的激光武器主要是化学激光器。例如,美国空军的机载激光器(ABL)使用氧碘激光器,美国陆军的GARDIAN激光武器系统将使用氟化氘中红外化学激光器(MIRACL)。美国和以色列联合研制的鹦鹉螺战术防空激光武器很可能会采用拉斐尔公司正在研制的二氧化碳激光器。

2.波束控制技术

(1)自适应光学技术:大气湍流会引起激光束的相位畸变,必须通过自适应光学技术进行补偿。自适应光学系统的主要组成部分是波前传感器、相位重建器和变形镜。美国空军机载光学设备的自适应光学系统需要每秒钟测量约1000次大气湍流引起的畸变,并相应调整变形镜。

(2)精确瞄准跟踪技术:由于目标高速飞行,激光束不仅要精确瞄准,还要锁定目标一定时间,因此对瞄准跟踪系统的要求非常高。几百公里范围的机载激光器要求的精度应该小于1微弧度。