新罕布什尔州 NASHUA -在防御迎面而来的导弹时，激光武器可以提供一种精确的方法来从车辆或船上进行瞄准和摧毁。激光武器可以防御没有制导系统的迫击炮或复杂的无人机。它们以光速行进，并且可以进行调整以产生适合情况的尽可能少或尽可能多的伤害。此外，它们的附带损害能力较低，因为光束的尺寸非常小且精确。
然而，有了所有这些能力，有时似乎已经播放了激光武器的消息。自 1960 年代以来，工程师和科幻小说作家
一直在争论定向光的能力和用途。有多少文章说未来五年会出现新的东西——和五年前一样?虽然我们不能肯定地说激光武器是否会改变游戏规则，但美国军方——尤其是海军和陆军——在去年为激光武器投入了大量时间和金钱。那么真相是什么?激光武器是否可能，或者它们将永远处于实际采用的风口浪尖?
今天的美国海军领导人开始部署工作激光器并想办法将它们集成到现有的军事武器系统中。2020 年 11 月，洛克希德马丁公司激光和传感器系统高级研究员 Rob Afzal 解释了为什么尽管其存在时间几乎与火箭本身一样长，但今天的军队部署激光武器却花了这么长时间。“不过，问题是这些系统基本上太大了，从字面上看。它们体积太大，无法真正部署在战术环境中，在卡车或飞机上，甚至在船上，而不会占用船的大部分空间。”
现在，情况正在改变。在去年这个时候的一次测试中，海军使用了来自两栖运输船坞舰 USS Portland (LPD 27) 的固态激光技术成熟 (SSL-TM) 激光武器系统演示器 (LWSD) MK 2 MOD 0 击落了一架测试期间的无人驾驶飞行器(UAV)。
那么，当今激光技术的发展状况如何?科幻小说真的成为现实，还是只是空谈和希望?他们目前部署在哪里，由谁部署?
如今，美国陆军、空军和海军都有激光系统的应用和设备。2020 年，陆军领导人宣布他们将测试安装在 Stryker 轮式战车上的 50 千瓦激光器。这些定向能量机动短程防空系统(DE M-SHORAD)由两家分包商诺斯罗普格鲁曼公司和雷神科技公司以及主承包商 Kord Technologies 建造，将于今年夏天开始测试。
海军的濒海战斗舰“小石城”号拥有 150 千瓦的激光武器，可能是洛克希德马丁公司价值 1.5 亿美元的高能激光和集成光学炫目与监视 (HELIOS)，或水面海军激光武器系统 (SNLWS) Increment 1，使其成为第四艘采用这种系统的海军舰艇。这是船舶和系统的相对容易的会议，因为两者都是由洛克希德马丁公司制造的。
虽然其中一些激光武器具有攻击性，但另一些则是令人眼花缭乱的，用来迷惑和致盲其他舰船、飞机或飞行导弹上的传感器。这些可以在不采取激进行动的情况下烧毁车辆的摄像头。例如，导弹驱逐舰杜威号就配备了一种名为 ODIN 或光学炫目拦截器的武器。这基本上会使无人机失明并导致它们坠毁。HELIOS 可以做到这两点，将炫目功能与实际破坏相结合。
什么系统可以在什么船上运行，自然有一些限制。并非所有船舶都能支持 150 千瓦级系统。这只是实施激光武器是一个不断变化的过程的领域之一，因为海军和其他部门和制造商正在努力使与现有车辆的集成变得可行。
在 2021 年的一份报告中，美国国会研究服务处将舰船上激光的一个用例命名为“针对中国等装备有大量导弹(包括先进型号)和大量无人机的对手的潜在战斗情况。 ”
激光可以解决对抗导弹和无人机的两个问题：地对空导弹和加特林机枪的弹药数量有限，或者成本不利。
由于固态激光器由电力驱动，只要船舶和激光器正常运行，它们就可以无限期地发射。它们的成本也更低，可以防御小船和无人机，否则它们可能会从有限的弹药库中取出。理想情况下，固态激光器可以精确地对抗快速移动的目标，并提供用于从简单监控目标到造成重大损害的不同响应的可变性。
高能激光器简史
自 1960 年代以来，美国军方一直在考虑电磁频谱武器。整个 1980 年代，工业和军队为弄清楚如何达到实用的功率水平、光束控制和自适应光学奠定了基础。国防部于 1999 年正式承认激光是一种可能的未来武器，标志着正式研究和开发的开始。
然而，研究人员确实在此之前展示了有限用途的激光器，美国国防高级研究计划局 (DARPA) 在 1968 年发射了 100 千瓦的激光器，而海军-ARPA 化学激光器在 1975 年产生了 250 千瓦。
当然，要了解当今的激光器在其机载电子设备方面的需求，我们首先需要了解激光器的工作原理。技术上鲜为人知的“受激辐射光放大”的首字母缩写词，激光发射单一波长的定向相干光。
当我们提到固态激光器时，我们指定了用于激发构成光束的光子的电源。在固态激光器中，测量机制是一根由固体介质(如玻璃、水晶或宝石)和活性材料(如铬、钛或其他材料)组成的棒。除了作为武器本身之外，这些通常是测距仪和目标指示器上使用的激光类型，因为它们可以制作成适合狭小的空间，相对便宜，并且可以使用电池供电。
今天的光纤激光器在技术上也是固态的，使用光纤作为增益介质。它们比旧的固态激光器更坚固，并且不需要洁净室来操作或维护。
海军第一次使用原型固态激光器是在 2009 年，这是一种激光武器系统，经过无人机测试，据报道光束功率为 30 千瓦。2014 年 8 月，两栖运输船坞舰 USS Ponce 携带了一个 AN/SEQ-3 激光武器系统 (LaWS)，以测试该系统对成群的船只和成群的无人机的影响。当时，它被认为是“可操作的”。从那里它被另一艘船取代，LaWS 被拆除以作为 HELIOS 系统的测试资产进行翻新。
新威胁
新的和不同的威胁也使高能激光器比以前更实用。
“与 10 或 20 年前的威胁相比，高能激光系统更能应对我们现在面临的威胁，”德克萨斯州麦金尼雷神公司情报与空间部门的科学和技术总监伊恩麦金尼说。“许多低端威胁已经变得更加广泛可用、扩散和广泛可用。我在考虑可以武装或用作目标资产的 1 类或 2 类无人机，还有火箭、大炮或迫击炮。激光非常适合应对不是特别坚固的威胁，从激光的角度来看不是特别难杀死。此外，根据他们的操作方式，他们有一个非常大或无限的杂志。”
在过去。McKinnie 说，激光被认为是防御弹道导弹的一种方式。然而，这仍然是一个困难的应用程序，并没有利用大杂志。
SWAP问题及解决方案
“最近的尝试具有讽刺意味的是，虽然我认为技术演示者是成功的，这意味着系统可以组装在一起，并且
可以跟踪、交战并对目标施加致命影响以使其无效，但系统本身的尺寸、重量和功率与战术无关，”洛克希德·马丁公司的 Afzal 说。这些系统无法打包或集成。
但是有三件事发生了变化。首先，他说，光纤激光技术的发展使系统能够“最有效地将电力转换为高功率光束，这意味着您的电力系统和废热系统最小化，因为效率很高。”二是光束质量高。第三，商业工业基地现在可以提供许多核心部件。
洛克希德马丁公司的 Afzal 说，洛克希德马丁公司开发了将大量单个光纤激光器的输出组合起来的能力，而不是试图构建更大的单光束。
商业影响力
商业激光技术通过多种方式影响了军用激光武器。光纤在通信中得到广泛应用，光纤激光切割机允许以更具成本效益的方式进行工业切割、焊接和钻孔。制造智能手机和其他小型电子设备需要光纤激光切割机的光束质量非常高，这意味着光束可以非常精确地聚焦。
国会报告称，工业固态激光器和军事研究的重大进步对于在该领域取得进展至关重要。从那里开始，国防用途需要使用光谱光束组合来组合相互独立的光纤激光器。它将这些光纤激光通道从一个门控反射回来，将它们组合成一个单输出光束。
除了聚焦光束的能力外，激光武器还需要长距离传播，以使不同的激光束保持紧密。光束导向器需要经得起船上环境的常见影响，在这种环境中，水分和盐分会损坏设备。
“降低SWAP 的一个因素是光纤激光器商业领域的发展，”雷神公司的 McKinnie 说。“首先是通信行业。低功率光纤经常以高数据速率传输信号，通过互联网传输我们所有通信的东西，我们的很多语音通信等，因为它可能是在 80 年代首次出现的——这种情况仍在继续进步。在该领域有非常深厚的供应商基础和深厚的全球产业。”
通信所需的信号种类比国防用途低五到六个数量级。然而，它的核心仍然是一个使能技术。
洛克希德马丁公司的 Afzal 表示，他同意通信领域的光纤发展产生了影响，工业切割、焊接和钻孔也是如此。光纤的制造方式、材料的纯度、用稀土元素掺杂光纤的技术、制造波导以及能够拉出大尺寸和高质量光纤都来自工业。制造用于电信的半导体二极管激光器的技术也在军用激光器中发挥作用。
Afzal 说：“最后一部分是所有微光学器件，即使在低功率域中，也能够制造硬化组件，这些组件类似于分插滤波器和多路复用器和解多路复用器等电子组件。”
在工业焊接方面，定向能激光应用使用的技术包括高效电路、功率开关电路和光纤本身，这些技术可以承受如此高的功率密度。
在使用激光武器跟踪目标时，需要处理来自多个高速摄像机的视频。实现这种快速处理的技术借鉴了视频游戏行业的发展。
洛克希德马丁公司的 Afzal 说：“使用所有这些可以处理此类数据并进行可视化的高速视频游戏处理器......我们可以针对这些运行我们的算法，而这些算法确实能够实现。”
当被问及这个元素时，雷神公司的麦金尼有一个稍微不同的看法，他说更快的处理不一定是优先事项。相反，他说他正在关注人工智能 (AI) 和机器学习领域，这些领域在未来可能有助于目标选择和瞄准。
Afzal 说他也在关注电气化行业。他说高能
激光之于子弹就像高容量电池之于内燃机。他说，电动汽车市场面临的一些挑战最终可能使高能激光武器受益。激光武器和电气化的共同点是高功率能量存储、热管理、高效供电能力、电缆、电力传输、开关电路和其他配电技术。
下一步是什么?
正如 Afzal 所说，“每个人都喜欢谈论缩放激光功率。”尽管如此，挑战还是要确保远程激光武器能够在短时间内保持聚焦和全功率。
雷神公司试图用它已经生产的产品来解决这个问题，称为多光谱瞄准系统 (MTS)。它是当今广泛用于有人驾驶和无人驾驶飞机瞄准目标的炮塔，并且已经批量生产并经过全面测试。
“MTS 的真正优势是非常低的抖动——能够以非常高的精度远距离指向，”雷神公司的麦金尼说。“当您不使用激光器时，这对于瞄准和监视任务非常重要，您只想能够继续观察同一物体，但这对于高能激光系统也很重要。
