從1960年美國(guó)加利福尼亞州休斯實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家梅曼得到世界上第一束激光開(kāi)始，激光這種高度相干性、高度聚焦性，能夠傳輸能量和信息的高強(qiáng)度光，就成為了信息技術(shù)和軍事技術(shù)研究的前沿。在激光發(fā)明后短短的二十年里，人們便開(kāi)發(fā)出激光測(cè)距儀、激光駕束制導(dǎo)導(dǎo)彈、激光半主動(dòng)制導(dǎo)導(dǎo)彈等諸多影響至今的運(yùn)用激光的軍事武器系統(tǒng)，極大的影響了戰(zhàn)爭(zhēng)的進(jìn)程，使得人類靠肉眼、比例式測(cè)距儀測(cè)定諸元的時(shí)代一去不返，同時(shí)在地面車載平臺(tái)也基本上替代了受到地形影響較大的早期雷達(dá)測(cè)距儀，成為目前裝甲車對(duì)戰(zhàn)時(shí)主力的測(cè)距設(shè)備。同時(shí)，激光能夠攜帶極高的能量，將光斑照射點(diǎn)持續(xù)加熱到鋼鐵熔點(diǎn)的能力，也使得激光焊接，激光切割技術(shù)也成為了如今流行的精密加工技術(shù)，激光在軍民兩用領(lǐng)域都取得了極大的成績(jī)。但是，在無(wú)數(shù)的科幻迷和軍事專家眼中，一種早就在《星球大戰(zhàn)》被設(shè)想的高能定向能武器——激光炮，卻遲遲未能走入當(dāng)代戰(zhàn)爭(zhēng)之中。

歷史上制約激光武器進(jìn)入實(shí)戰(zhàn)有多個(gè)原因。

第一，是激光武器的能量源較為復(fù)雜。高功率激光器必然需要強(qiáng)大的能量來(lái)源，而動(dòng)力裝置一直是人類進(jìn)入工業(yè)時(shí)代以來(lái)持久的瓶頸技術(shù)。在歷史上，很難在一輛卡車大小的平臺(tái)同時(shí)結(jié)合激光發(fā)射器和能量供應(yīng)系統(tǒng)，激光器僅能夠裝在空間巨大的設(shè)備內(nèi)，這極大的影響它的使用環(huán)境，難以步入機(jī)動(dòng)時(shí)代。

第二，激光武器不能全天候使用。我們知道，光在大氣傳輸中會(huì)急劇衰減，尤其是當(dāng)云霧繚繞之時(shí)，空氣中的水汽會(huì)極大的吸收某些波長(zhǎng)的光線，使得光能無(wú)法跨越遠(yuǎn)距離使用，這也是著名的網(wǎng)絡(luò)段子“霧霾防激光”的源頭。甚至在2013年，歐美科學(xué)家還研究了激光對(duì)云層中冰粒子的形成影響，試圖制造出能夠呼風(fēng)喚雨的“天氣控制機(jī)”。但無(wú)論如何，激光都是不容易穿越云層的。

第三，光沿直線傳播。這一物理定律雖然是人盡皆知，但是這實(shí)際上大大影響了激光武器在戰(zhàn)場(chǎng)上的運(yùn)用。由于地球是圓的，而且表面布滿著山地和峽谷，因此在地面運(yùn)用激光時(shí)，通常不能作為地面遠(yuǎn)程作戰(zhàn)的武器，只適合在視距內(nèi)對(duì)空射擊。

最后，就是激光的方向控制。長(zhǎng)期以來(lái)，人們只有制造高性能鏡頭，控制激光的反射和折射來(lái)控制末端的光斑落點(diǎn)，而高性能鏡頭不僅加工復(fù)雜，而且激光通過(guò)鏡頭也會(huì)劇烈發(fā)熱，影響鏡頭鍍膜和其他結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，這使得大功率激光鏡頭一直是難以解決的問(wèn)題。為此，蘇聯(lián)曾經(jīng)在激光坦克上面裝設(shè)鏡頭陣列，但是由于發(fā)射源分散，反而導(dǎo)致光斑變大，能量難以集中。

但是這一切問(wèn)題，如今都在隨著技術(shù)的發(fā)展快速得以解決。2022年9月，美國(guó)洛克希德·馬丁高調(diào)宣布，正向美國(guó)陸軍交付第一部300KW級(jí)車載激光器，并透露最終將在2025年進(jìn)入交付。考慮到美國(guó)此前已經(jīng)陸續(xù)測(cè)試了斯特瑞克的30KW激光器，車載70KW激光器，海軍100KW激光器，洛克希德的聲明表明，激光武器正在突破限制它的閾值，真正的走入戰(zhàn)場(chǎng)，從單純的“激光干擾壓制”走向“硬殺傷攔截”的領(lǐng)域，這很可能引發(fā)國(guó)際戰(zhàn)爭(zhēng)形態(tài)又一次巨大轉(zhuǎn)變。

那么，洛克希德是如何解決困擾激光武器的多個(gè)瓶頸問(wèn)題呢？那么讓我們逐一解答：

第一，輸入功率和輸出功率問(wèn)題。我們知道，激光通常是利用電能激發(fā)出來(lái)的，但是發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)化電能受到機(jī)械效率影響，通常僅有20-30%左右的轉(zhuǎn)化能力。這使得就算是激光車配備主戰(zhàn)坦克的1200KW發(fā)動(dòng)機(jī)，其實(shí)際上轉(zhuǎn)化率也剛剛夠300KW激光器的使用，但主戰(zhàn)坦克發(fā)動(dòng)機(jī)成本昂貴，油耗巨大，所以并不是理想的動(dòng)力源，那么如何解決輸入功率問(wèn)題呢？答案是依托現(xiàn)代化的能量?jī)?chǔ)存系統(tǒng)，同時(shí)搭配下一代混合動(dòng)力軍用卡車，使用卡車發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)，以便節(jié)約發(fā)電車和降低模塊空間使用量。

這樣一來(lái)，卡車就可以通過(guò)并聯(lián)式動(dòng)力系統(tǒng)和儲(chǔ)能系統(tǒng)，滿足激光器需要的瞬間爆發(fā)功率問(wèn)題。下一步，就是解決大功率激光器的問(wèn)題了。我們知道，過(guò)去限制激光武器一大原因，就是激光器的激發(fā)腔和激發(fā)源尺寸龐大而且發(fā)熱量大，難以設(shè)計(jì)出緊湊的大功率激光器，但這一切正在被能夠傳輸高能激光的大功率光纖和激光合束技術(shù)所解決。這種高功率光纖激光一個(gè)很常見(jiàn)的民用領(lǐng)域就是光纖激光切割機(jī)床，目前早已達(dá)到萬(wàn)瓦級(jí)功率。

　2007?年，美國(guó)Aculight公司報(bào)道了將3?路光纖激光器經(jīng)過(guò)多層介質(zhì)膜光柵進(jìn)行光譜合束的研究成果，如圖6?所示，總功率達(dá)到了522 W，兩個(gè)方向的光束質(zhì)量分別為M 2 = 1.18?和1.22。以此為基礎(chǔ)，Aculight?公司持續(xù)開(kāi)展光纖激光器光譜合束技術(shù)的研究，其并入Lockheed·Martin?公司后于2014年報(bào)道了30 kW?光譜合束的光纖激光器試驗(yàn)樣機(jī)，并預(yù)計(jì)于2016?年將功率提升到60 kW。

　　德國(guó)以Fraunhofer Institute for Applied Optics and Precision Engineering和Friedrich Schiller University為主聯(lián)合開(kāi)展了光纖激光器光譜合束技術(shù)的研究，于2006?～?2007?年報(bào)道了總功率超過(guò)100 W?的光纖激光器光譜合束的研究成果。2011年，該研究團(tuán)隊(duì)報(bào)道了將4?路2.1 kW?的光纖激光器利用介質(zhì)膜光柵進(jìn)行光譜合束，如圖7?所示，最大功率達(dá)到了8.2 kW，光束質(zhì)量在2.3 kW?時(shí)M 2?＜?1.5、在7.3 kW?時(shí)M 2約為4.3，這是當(dāng)時(shí)報(bào)道的光纖激光器光譜合束的高功率水平。

　　國(guó)內(nèi)開(kāi)展光纖激光器光譜合束相關(guān)技術(shù)研究的主要有中物院、國(guó)防科大、上海光機(jī)所和中國(guó)電科11所等單位，有關(guān)的進(jìn)展信息報(bào)道較少。公開(kāi)報(bào)道的信息中，中物院于2014?年采用5路千瓦級(jí)的光纖激光器通過(guò)多層介質(zhì)膜光柵光譜合束，實(shí)驗(yàn)裝置如圖8?所示，獲得了5.07 kW?的合束功率，光束質(zhì)量M2?小于3，合束效率達(dá)到91.2%，這也是目前國(guó)內(nèi)的高水平。

參考資料：《光纖激光器光譜合束技術(shù)綜述》張大勇等，激光與紅外，2016年第五期

所以，得益于高性能的發(fā)電裝備、儲(chǔ)能裝備、現(xiàn)代配電設(shè)備、大功率光纖激光器、高功率光纖傳輸系統(tǒng)和激光合束系統(tǒng)，如今開(kāi)發(fā)出大功率激光已經(jīng)是臨門(mén)一腳。

第二，激光鏡頭問(wèn)題。由于上文已經(jīng)解決了大功率光纖激光的問(wèn)題，那么實(shí)際上就可以將多束激光發(fā)送到“炮口”等候合成，而我們又知道，光也是電磁波，對(duì)于發(fā)射源多個(gè)的有源相控陣?yán)走_(dá)，我們可以用波的相位合成實(shí)現(xiàn)合成電子波束，取代復(fù)雜的機(jī)械伺服系統(tǒng)，那么激光當(dāng)然也可以使用光移相器實(shí)現(xiàn)光的相位合成和合成波束指向問(wèn)題，構(gòu)成所謂的“激光相控陣”，這一瞬間就解決了傳統(tǒng)激光武器鏡頭轉(zhuǎn)向速度跟不上敵方彈藥速度和多目標(biāo)打擊問(wèn)題。同時(shí)，這一技術(shù)也很適合作為高速搜索的激光雷達(dá)，可以解決低空低慢小目標(biāo)的搜索問(wèn)題，可見(jiàn)同一技術(shù)可以適用于目標(biāo)探測(cè)，目標(biāo)殺傷和通訊改善。

第三，就是激光受制于地球曲率和大氣氣象影響。這一問(wèn)題為環(huán)境不可控因素，但是仍可以有效規(guī)避。由于激光只能在視距內(nèi)使用，而目前的主流彈藥——包括動(dòng)能彈和化學(xué)能彈藥的殺傷半徑都遠(yuǎn)小于1公里，這使得激光武器哪怕不能摧毀敵方發(fā)射載機(jī)，也能夠在敵方武器爆炸殺傷范圍外摧毀敵方武器。因此，激光武器極為適合打擊低慢小的來(lái)襲武器，如各類空地導(dǎo)彈，巡航導(dǎo)彈，迫擊炮彈，火箭彈，巡飛彈，以及輕型無(wú)人機(jī)等等。如今，中國(guó)的寂靜獵手已經(jīng)在沙特?cái)r截胡賽武裝各類無(wú)人機(jī)數(shù)十架，而以色列的“鐵束”激光武器也完成了對(duì)迫擊炮彈、火箭彈的測(cè)試，在300KW激光器投入使用后，更可以對(duì)巡航導(dǎo)彈、大型火箭彈、高空無(wú)人機(jī)進(jìn)行有效攔截，這很可能根本性改變地面目標(biāo)在高精度空對(duì)地/海武器面前“被動(dòng)挨打”的局面。

結(jié)語(yǔ)：激光武器正在走進(jìn)現(xiàn)實(shí)

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，硬殺傷的激光武器已經(jīng)是“山雨欲來(lái)風(fēng)滿樓”之勢(shì)。過(guò)去一度難以克服的能量不足、鏡頭難做、天候限制等一系列影響因素，都在隨著科技進(jìn)步而不斷克服。我們必須要緊密跟進(jìn)高能激光技術(shù)，并積極改進(jìn)目前的武器系統(tǒng)，以應(yīng)對(duì)全新環(huán)境的挑戰(zhàn)。