[科普中国]-杀敌于无形的波武器（三）：激光武器

出品：科普中国

作者：岳江锋

策划：宋雅娟

监制：光明网科普事业部

五颜六色的激光（图片来自网络）

从古代开始，人们就幻想着用光束作武器。光束每秒钟走30万千米，是当之无愧的“宇宙第一速度”。古代有关战争的典故中，就曾经记载以光为“子弹”，用镜子极快地扫射目标，达到出奇制胜的作战效果。直到20世纪60年代发明了激光器之后，人们长久以来的梦想才得以近乎完美地实现。

激光助推了人类“以光为武”的梦想

相传公元前3世纪，古希腊著名学者阿基米德，就采用过“光武器”大战罗马船队。他让士兵分别手执镜子，把太阳光一起反射到罗马船队，聚集起来的太阳光把罗马的军舰点燃，结果罗马军队被打败了。不过，这样的故事仅仅是传说。从实际来看，用镜子（一般是凹面镜）聚集起来的太阳光可以把火柴或者小纸片点燃的，但要把远处的军舰点燃，那就有点夸张了。

假如要把1千米远的目标点燃火，聚集太阳光的镜子的口径就要达半千米。这么大口径的光学反射镜，不用说在古代，就是在生产技术比较发达的今天制造起来也困难。就算能造出来，在战场上立刻安装也十分费劲。在自然中，太阳光算是亮度最高的，所有其他各种人造光源的亮度都比太阳光低。用太阳光尚且做不成武器，用人造光源就更不行了。所以，尽管美丽的传说有许多，就是没有哪个古代国家真正研制出有效的“光武器”。

1960年5月15日，美国科学家梅曼宣布获得了波长为0.6943微米的激光，这是人类的第一束激光，梅曼因而也成为世界上第一个将激光引入实用领域的科学家。据测算，激光的亮度比太阳光还高亿万倍，利用这种新光源，使得“光武器”梦想成真。当激光器还在摇篮里的时候，美国三军就开始大谈特谈激光武器。在军队中，几乎所有人都支持激光武器的研制，都在谈论激光。在他们的心目中，激光是自原子弹爆炸以来最大的新闻，是原子弹之后在武器领域中最大的突破。

激光究竟是怎么产生的？

激光是20世纪以来继核能、电脑、半导体之后，人类的又一重大发明。被誉为“最快的刀”、“最准的尺”、“最亮的光”。英文名Laser是Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation的首字母简写，意思是“辐射的受激发射光放大”。激光的理论基础起源于物理学家爱因斯坦，1917年爱因斯坦提出了一套全新的技术理论“光与物质相互作用”。

在组成物质的原子中，有不同数量的电子分布在不同的能级上，电子吸收能量后先从低能级跃迁到高能级，然后又从高能级回落到低能级，同时释放出能量，并以光子的形式放出。这种被激发出来的光子束就是激光，其中的光子光学特性高度一致。这使得激光比起普通光源，激光的单色性好，亮度高，方向性好。从激光产生的机理看，它仍然离不开电磁原理，因此属于电磁波。

激光是有颜色的，激光的颜色取决于其波长，而波长取决于发出激光的活性物质，即被刺激后能产生激光的材料。如，激发红宝石可产生深玫瑰色的激光束，它主要应用于医学领域，比如用于皮肤病的治疗和外科手术。惰性气体氩气产生的激光束为蓝绿色，它在显微眼科手术中是不可缺少的。半导体产生的激光能发出红外光，因此我们的眼睛看不见，但它的能量恰好能“解读”激光唱片，并能用于光纤通讯。但有的激光器可调节输出激光的波长。

原子从某一能级吸收或释放能量变成另一能级，即“原子跃迁”（图片来自网络）

激光武器都有哪些类型？

如今激光武器已有40多年的发展历史，其关键技术也已取得实质性突破，美国、俄罗斯、法国、以色列等国均成功进行了各种激光打靶试验。从运载平台看，激光有陆基、海基和空基等多种部署类型。而从激光发生器的技术体制看，目前可实战应用的激光武器主要包括化学激光和固体激光。其中化学激光可方便实现大功率兆瓦级输出，进行硬毁伤或远距离干扰，但体积庞大且存在排放污染的问题，只能部署于较大的作战平台，如战略运输机等。固体激光器体积紧凑、重量轻，但目前输出功率较低，更适合对体积重量要求较为苛刻的车载平台等使用。

美军“机载激光器”（ABL）系统（图片来自网络）

美军“先进战术激光”（ATL）系统成功命中地面目标（图片来自网络）

化学激光器是目前效率最高、技术最成熟的激光器。美军研制的反导型“机载激光器”（ABL）和用于对战术目标实施精准打击的“先进战术激光”（ATL）系统都采用了氧碘化学激光器。然而，化学激光器实战部署存在困难，主要难题包括：结构复杂庞大、重量大，战术作战飞机无法搭载，化学染料易燃、剧毒、有腐蚀性，使用维护繁琐且费用昂贵。

美军新研制的车载激光武器系统（图片来自网络）

固体激光器具有全电能驱动的特性，这一特点使其具有结构紧凑、效费比高且可以多制式输出等优点。由于固体增益介质内部产生的热量只能由表面耗散，使得增益介质在高功率泵浦时产生较大的温度梯度，导致热应力和热畸变，从而导致热损伤和光束质量退化等问题。