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光纤激光器武器受青睐 稀土元素或成为未来战场上的主角

来源:leyu乐鱼体育官网   发布时间:2022-01-14 00:56nbsp;  点击量:

本文摘要:一架无人机静静地盘旋美国新墨西哥州的不毛之地,直到它忽然丧失掌控,失事在地。然后,一台狙击手炮从发射台照亮,并开始射击目标。在沙漠地面上,一辆巨型沙色卡车,在升空看不到的红外光束,毁坏一个相接一个的目标。这种高能激光移动验证机(HEL MD)是由航空巨头芝加哥波音公司为美国军方研发的一台激光武器原型。 激光武器是现代电子游戏的主要道具之一,数十年来,各类射线枪在科幻小说中十分少见。但现在,它们仍然是幻想。

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一架无人机静静地盘旋美国新墨西哥州的不毛之地,直到它忽然丧失掌控,失事在地。然后,一台狙击手炮从发射台照亮,并开始射击目标。在沙漠地面上,一辆巨型沙色卡车,在升空看不到的红外光束,毁坏一个相接一个的目标。这种高能激光移动验证机(HEL MD)是由航空巨头芝加哥波音公司为美国军方研发的一台激光武器原型。

激光武器是现代电子游戏的主要道具之一,数十年来,各类射线枪在科幻小说中十分少见。但现在,它们仍然是幻想。

波音公司研发的原型只是美国和欧洲近年来研发的诸多类似于武器中的一种,而这在相当大程度上归功于比较低廉、便携和强大的激光器的发展。这些激光器能通过光学纤维产生光束。当下的测试表明,激光有充足的能力解决恐怖组织的威胁。但开发者回应,要全面部署此类武器仍不存在挑战,从提升武器功率到解决在雾天和多云天气中用于激光的障碍等。

不过,防务和安全性专家于是以开始更加坦率地对待激光。在近半个世纪的探寻后,美国军方今天正处于部署涉及定向能武器的风口浪尖。功率困境仍然以来,激光武器都让研发者迷醉,在上世纪八九十年代战略防御计划全盛时期最为如此。

激光武器的秘诀在于将能量集中于在一个充足小的点,以便冷却和吞噬目标,而要做这些,必须一台能用作战场的灵活、便携设备。但说远比做到更容易,其中一个最重要的问题就是空气。不仅尘埃和大自然湍流不会使光束集中,激光走到的通路还不会引起“热晕效应”。当光束以极高的能量传播时,空气不会吸取激光,冷却空气,并造成光束蔓延。

反过来,这种蔓延不会巩固激光的能量。针对于此,科学家研发出有了类似于天文学家用来仔细观察恒星的自适应光学技术。该技术利用镜面自动变形激光束,以巩固湍流的影响,结果类似于矫正眼睛畸变的眼镜。

随着光束穿过空气,它被清扫新,最后能极致且密集地击中目标。到2010年,适应环境光学技术早已能较好地用作机载激光设备,协助其毁坏飞行中的弹道导弹。但在那时,尺寸问题等后勤方面的困境还是让国防部丧失了研发能量武器的热情。

2012年年初,该部门完全中止了机载激光武器项目。同时,国防部在高能激光方面的投放也被缩减,从2007年的9.61亿美元到2014年的3.44亿美元。

聚光灯下的光纤经费未消失不知:人们的注意力早已改向更加经济的光纤激光器。光纤激光器经常出现于1963年,自上世纪90年代以来,其早已发展为盈余多达预期。尽管其他液体激光器用于刚性杆、晶体平板或磁盘产生光束,但大型光纤激光器要用于能包覆灵活线圈的薄光学纤维。

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这些光纤能从低廉的激光二极管的更加暗淡版本中搜集光能,然后将热能缩放,整个电光切换效率能减少30%。这最少能使其他类型的液体及激光器的能效缩减到,相似COIL等化学激光器。而且,光纤本质上较长和厚,因此其表面积和体积比例较小,并能迅速地弥漫余热,这将有助缩短激光器使用寿命和增加确保工作。上世纪90年代,光纤激光器开始被用作强化装载互联网数据的海底电缆的光信号。

到本世纪初,研究人员开始致力于研发用作焊、钻孔和切割成的千瓦特级工业激光器,而这些设备也引起了军事专家的兴趣。激光武器的兴起与图像识别和射击系统的发展密不可分。

更佳地射击,能让光束更加有效地打击目标的薄弱环节。好在电脑射击,HEL MD能全自动掌控。

数字的力量射击和定位技术有可能早已整装待发,但能量依然成问题。一台商业激光器10千瓦特的输出功率正处于激光武器能用于的低于末端。

而且,用于光纤不会容许光束的能量和质量,原因之一是光子冲过光纤时会将其很快冷却,并能引起破坏。为防止这些,研究人员于是以计划融合数台激光器的输出功率。

构建这一目标的理想方式有可能是“相干性制备”,每台激光器收到的波能给定在一起,构成密切的实时形式。2006年,研究人员又研发出有计算机模型,指出数个光纤激光器的非相干性制备光束打击目标的有效性与相干性制备一样。无论用于哪个方法,“当你打算穿过空气湍流远距离升空时,最后打击目标的光束的功率完全相同”。2009年,研究小组通过实验证实了这一理论。

在此基础上,美国海军研究局研发出有30千瓦特的LaWS。该系统非相干性牵头了6台商业光纤激光器,目前加装于庞塞号,并已在小型船只和遥控飞机方面展开了试验。尽管能力目前较强,但在未来5~10年,光纤激光器武器将在美国军队防卫领域占有一席之地。

它们有可能会像星球大战中的那样宏伟,但它们能解救生命、保卫国家安全性。光纤激光器背后的“主角”光纤激光器是会用掺入稀土元素玻璃光纤作为增益介质的激光器,光纤激光器可在光纤放大器的基础上研发出来:在泵浦光的起到下光纤内不易构成低功率密度,导致激光工作物质的激光能级“粒子数翻转”,当必要重新加入正反馈电路(包含谐振腔)之后可构成激光波动输入。

稀土离子是目前商用及研究尤为普遍的一类光纤激光器的核心,它要求着对光泵浦的吸取和激射光谱,稀土元素在化学元素周期表中称作镧系元素,这一类元素具有完全相同的外层电子结构,从而要求他们具有完全联合的光学特性。稀土有工业“黄金”之称之为,由于其具备优良的光电磁等物理特性,能与其他材料构成性能各异、品种繁多的新型材料,其最明显的功能就是大幅度提高其他产品的质量和性能。比如大幅度提高用作生产坦克、飞机、导弹的钢材、铝合金、镁合金、钛合金的战术性能。而且,稀土某种程度是电子、激光、核工业、超导等诸多高科技的润滑剂。

稀土科技一旦用作军事,必定带给军事科技的跃居。从一定意义上说道,美军在世界大战后几次局部战争中压倒性掌控,于是以缘于稀土科技领域的超人一等。中国是名副其实的世界稀土资源较小的国家之一,已开发利用的稀土资源量大约6588万吨。

中国稀土资源不但储量非常丰富,而且还具备矿种和稀土元素齐全、稀土品位及矿点产于合理等优势,为中国稀土工业的发展奠下了扎实的基础。中国政府十分重视稀土资源,不但成立了专门的法律来维护其获得有效地合理的利用,还大力希望稀土行业的技术创新。在去年,国储局还与中铝等企业签定了收储协议,伴随着稀土收储的月定案。作为珍贵稀土行业的翘楚,泛亚有色金属交易所紧随国家政策方向,于2014年10月31日上市水解镝和水解铽两个稀土品种,不仅不利于构建其价格与价值的统一,还将充分发挥为国家战略收储获取最重要补足的起到,使得我国稀土在全球稀土游戏规则的制订上,仍然正处于被动地位。

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