激光武器，正在真正走向战场

从1960年美国加利福尼亚州休斯实验室的科学家梅曼得到世界上第一束激光开始，激光这种高度相干性、高度聚焦性，能够传输能量和信息的高强度光，就成为了信息技术和军事技术研究的前沿。在激光发明后短短的二十年里，人们便开发出激光测距仪、激光驾束制导导弹、激光半主动制导导弹等诸多影响至今的运用激光的军事武器系统，极大的影响了战争的进程，使得人类靠肉眼、比例式测距仪测定诸元的时代一去不返，同时在地面车载平台也基本上替代了受到地形影响较大的早期雷达测距仪，成为目前装甲车对战时主力的测距设备。同时，激光能够携带极高的能量，将光斑照射点持续加热到钢铁熔点的能力，也使得激光焊接，激光切割技术也成为了如今流行的精密加工技术，激光在军民两用领域都取得了极大的成绩。但是，在无数的科幻迷和军事专家眼中，一种早就在《星球大战》被设想的高能定向能武器——激光炮，却迟迟未能走入当代战争之中。

历史上制约激光武器进入实战有多个原因。

第一，是激光武器的能量源较为复杂。高功率激光器必然需要强大的能量来源，而动力装置一直是人类进入工业时代以来持久的瓶颈技术。在历史上，很难在一辆卡车大小的平台同时结合激光发射器和能量供应系统，激光器仅能够装在空间巨大的设备内，这极大的影响它的使用环境，难以步入机动时代。

第二，激光武器不能全天候使用。我们知道，光在大气传输中会急剧衰减，尤其是当云雾缭绕之时，空气中的水汽会极大的吸收某些波长的光线，使得光能无法跨越远距离使用，这也是著名的网络段子“雾霾防激光”的源头。甚至在2013年，欧美科学家还研究了激光对云层中冰粒子的形成影响，试图制造出能够呼风唤雨的“天气控制机”。但无论如何，激光都是不容易穿越云层的。

第三，光沿直线传播。这一物理定律虽然是人尽皆知，但是这实际上大大影响了激光武器在战场上的运用。由于地球是圆的，而且表面布满着山地和峡谷，因此在地面运用激光时，通常不能作为地面远程作战的武器，只适合在视距内对空射击。

最后，就是激光的方向控制。长期以来，人们只有制造高性能镜头，控制激光的反射和折射来控制末端的光斑落点，而高性能镜头不仅加工复杂，而且激光通过镜头也会剧烈发热，影响镜头镀膜和其他结构的稳定，这使得大功率激光镜头一直是难以解决的问题。为此，苏联曾经在激光坦克上面装设镜头阵列，但是由于发射源分散，反而导致光斑变大，能量难以集中。

但是这一切问题，如今都在随着技术的发展快速得以解决。2022年9月，美国洛克希德·马丁高调宣布，正向美国陆军交付第一部300KW级车载激光器，并透露最终将在2025年进入交付。考虑到美国此前已经陆续测试了斯特瑞克的30KW激光器，车载70KW激光器，海军100KW激光器，洛克希德的声明表明，激光武器正在突破限制它的阈值，真正的走入战场，从单纯的“激光干扰压制”走向“硬杀伤拦截”的领域，这很可能引发国际战争形态又一次巨大转变。

那么，洛克希德是如何解决困扰激光武器的多个瓶颈问题呢？那么让我们逐一解答：

第一，输入功率和输出功率问题。我们知道，激光通常是利用电能激发出来的，但是发动机转化电能受到机械效率影响，通常仅有20-30%左右的转化能力。这使得就算是激光车配备主战坦克的1200KW发动机，其实际上转化率也刚刚够300KW激光器的使用，但主战坦克发动机成本昂贵，油耗巨大，所以并不是理想的动力源，那么如何解决输入功率问题呢？答案是依托现代化的能量储存系统，同时搭配下一代混合动力军用卡车，使用卡车发动机带动发电机，以便节约发电车和降低模块空间使用量。

这样一来，卡车就可以通过并联式动力系统和储能系统，满足激光器需要的瞬间爆发功率问题。下一步，就是解决大功率激光器的问题了。我们知道，过去限制激光武器一大原因，就是激光器的激发腔和激发源尺寸庞大而且发热量大，难以设计出紧凑的大功率激光器，但这一切正在被能够传输高能激光的大功率光纤和激光合束技术所解决。这种高功率光纤激光一个很常见的民用领域就是光纤激光切割机床，目前早已达到万瓦级功率。

　2007 年，美国Aculight公司报道了将3 路光纤激光器经过多层介质膜光栅进行光谱合束的研究成果，如图6 所示，总功率达到了522 W，两个方向的光束质量分别为M 2 = 1.18 和1.22。以此为基础，Aculight 公司持续开展光纤激光器光谱合束技术的研究，其并入Lockheed·Martin 公司后于2014年报道了30 kW 光谱合束的光纤激光器试验样机，并预计于2016 年将功率提升到60 kW。

　　德国以Fraunhofer Institute for Applied Optics and Precision Engineering和Friedrich Schiller University为主联合开展了光纤激光器光谱合束技术的研究，于2006 ～ 2007 年报道了总功率超过100 W 的光纤激光器光谱合束的研究成果。2011年，该研究团队报道了将4 路2.1 kW 的光纤激光器利用介质膜光栅进行光谱合束，如图7 所示，最大功率达到了8.2 kW，光束质量在2.3 kW 时M 2 ＜ 1.5、在7.3 kW 时M 2约为4.3，这是当时报道的光纤激光器光谱合束的高功率水平。

　　国内开展光纤激光器光谱合束相关技术研究的主要有中物院、国防科大、上海光机所和中国电科11所等单位，有关的进展信息报道较少。公开报道的信息中，中物院于2014 年采用5路千瓦级的光纤激光器通过多层介质膜光栅光谱合束，实验装置如图8 所示，获得了5.07 kW 的合束功率，光束质量M2 小于3，合束效率达到91.2%，这也是目前国内的高水平。

参考资料：《光纤激光器光谱合束技术综述》张大勇等，激光与红外，2016年第五期

所以，得益于高性能的发电装备、储能装备、现代配电设备、大功率光纤激光器、高功率光纤传输系统和激光合束系统，如今开发出大功率激光已经是临门一脚。

第二，激光镜头问题。由于上文已经解决了大功率光纤激光的问题，那么实际上就可以将多束激光发送到“炮口”等候合成，而我们又知道，光也是电磁波，对于发射源多个的有源相控阵雷达，我们可以用波的相位合成实现合成电子波束，取代复杂的机械伺服系统，那么激光当然也可以使用光移相器实现光的相位合成和合成波束指向问题，构成所谓的“激光相控阵”，这一瞬间就解决了传统激光武器镜头转向速度跟不上敌方弹药速度和多目标打击问题。同时，这一技术也很适合作为高速搜索的激光雷达，可以解决低空低慢小目标的搜索问题，可见同一技术可以适用于目标探测，目标杀伤和通讯改善。

第三，就是激光受制于地球曲率和大气气象影响。这一问题为环境不可控因素，但是仍可以有效规避。由于激光只能在视距内使用，而目前的主流弹药——包括动能弹和化学能弹药的杀伤半径都远小于1公里，这使得激光武器哪怕不能摧毁敌方发射载机，也能够在敌方武器爆炸杀伤范围外摧毁敌方武器。因此，激光武器极为适合打击低慢小的来袭武器，如各类空地导弹，巡航导弹，迫击炮弹，火箭弹，巡飞弹，以及轻型无人机等等。如今，中国的寂静猎手已经在沙特拦截胡赛武装各类无人机数十架，而以色列的“铁束”激光武器也完成了对迫击炮弹、火箭弹的测试，在300KW激光器投入使用后，更可以对巡航导弹、大型火箭弹、高空无人机进行有效拦截，这很可能根本性改变地面目标在高精度空对地/海武器面前“被动挨打”的局面。

结语：激光武器正在走进现实

随着科学技术的发展，硬杀伤的激光武器已经是“山雨欲来风满楼”之势。过去一度难以克服的能量不足、镜头难做、天候限制等一系列影响因素，都在随着科技进步而不断克服。我们必须要紧密跟进高能激光技术，并积极改进目前的武器系统，以应对全新环境的挑战。