摘要:“武漢·中國光谷”2萬瓦光纖激光武器研制成功,殲20激光炮能實現嗎?“這臺2萬千瓦光纖激光器由中國航天科工四院所屬武漢銳科光纖激光器技術有限責任公司研發,或將于2018年上半年問世并投入使用。

中國2萬瓦激光器研制成功, 殲20何時用上激光炮?

2016年11月22日,在“武漢·中國光谷”激光技術與產業發展創新論壇上,中國航天科技集團公司有關負責人表示,我國首臺全自主研發的2萬瓦光纖激光武器正式進入裝機階段,這一技術成果直接打破國外技術壟斷,這臺2萬千瓦光纖激光器由中國航天科工四院所屬武漢銳科光纖激光器技術有限責任公司研發,或將于2018年上半年問世并投入使用

雖然激光從誕生之日起,就受到各國軍方的普遍重視,有其是想應用于戰略反導等領域。但是由于大氣、光學衰減、散熱、目標制導等各種困難的存在,戰略激光武器在中國、美國的發展速度非常緩慢。但從21世紀以來,美國軍方再度開始重視高功率固體激光器的研發,用于執行近距防空、反導、軍艦自衛等戰術任務,并稱其為美軍再度領先對手的神秘利器。而在高功率戰術固體激光器中,光纖激光武器由于在效率、激光束品質、系統體積、重量、堅固性和冷卻等方面具有明顯的優勢,因此正在成為戰術激光武器的主要來源。近期美軍研制的多種試驗激光武器樣機,均為光纖激光武器。

中國光纖激光武器

洛克希德馬丁公司基于10KW單模光纖激光器的激光武器

那么,中國研發的2萬瓦(20KW)光纖激光器,能不能應用于中國的戰術激光武器研發呢?筆者認為還有一段距離。

首先,光纖激光武器的關鍵性部件之一,是單模光纖激光器。其代表就是是美國 IPG 光子公司生產的 10KW單模光纖激光器。它除了有廣泛的民用外,也被軍方大量采購用作戰術激光武器的基本模塊。目前美國正在開發和試驗中的戰術激光武器大多都使用了 IPG公司的這款產品。而該公司在2009年首先研發出10 kW單模光纖激光器之后,也毫不掩飾他們對武器市場的濃厚興趣。

而中國漢銳科光纖激光器研發的20KW光纖激光器,應該還是多模光纖激光器。從技術層面上來講,高功率光纖激光器分單模和多模。將幾個較低功率的單模光纖激光輸出合成一個千瓦級的輸出應遠比千瓦級的單模輸出要容易。而此前該公司研制的最大多模光纖激光器最大為4KW。因為如果中國生產的20KW光纖激光器是單模激光器,那么就不是打破國外壟斷的問題了,而是世界第一的激光神器。因為世界領先的IPG公司也很難將單模光纖激光器提升至20KW,技術界普遍認為單模光纖激光器的上限就為10KW。

那么在戰術激光武器領域,能不能用高功率的多模光纖激光器代替難度大的單模光纖激光器。答案是不能。因為多模激光器的功率雖然大,但光束質量差,因此不能應用于激光武器,而只能在工業領域進行應用。因此中國2萬瓦光纖激光器的主要目的,也就是打破國外壟斷,降低進口成本,使得激光制造技術能夠更大應用于我國的高端制造領域。

“低空衛士1”激光攔截系統

“低空衛士1”激光攔截系統

此外,有些人可能要說,中國某公司在在珠海航展上,不是已經推出了“低空衛士1”激光攔截系統了嗎?但筆者研究該系統資料認為,該系統的輸出功率僅為10KW,和美國同類型武器相比,功率最多為后者的十分之一甚至更低,只能攔截小型慢速的民用無人機,無法應用于軍隊的戰術激光領域。

不過,筆者對中國研發類似IPG公司的10kW單模光纖激光器,還是抱有相當的信心。以武漢銳科公司為例,在該公司的帶動下,中國已經初步實現了百分之百國產光纖激光器產業鏈。2011年,IPG公司10kW單模光纖激光器主要技術奠基人、擁有國際專利24項和具有里程碑意義的“雙包層光纖激光器”發明專利的美籍華人教授HONG PO先生,就曾到武漢銳科公司考察,對中國國內能夠擁有自主產權的國產化、產業化光纖激光器感到震驚和興奮,并表示愿意與銳科合作,促進銳科公司加速發展。

美籍華人教授HONG PO先生2011年到武漢銳科公司考察

美籍華人教授HONG PO先生2011年到武漢銳科公司考察

一旦中國公司能夠研發10kW單模光纖激光器,那么幾乎馬上就可以通過非相干合成的方法研制出戰術激光武器。所謂的“非相干合成”就是將多個光纖激光器平行地捆扎在一起,沿同一方向引導這些激光器的輸出光束,就能使他們在空間疊加在一起,從而增加了總功率,但這種手段研發的激光武器不能提高合成光束的亮度,而且光束質量差,射程有限、體積龐大。最現在美軍的好幾種激光武器就是通過這種方法研制成功。

當然,10kW單模光纖激光器只是研究激光武器的一個方面,為了將激光武器應用的范圍更廣,殺傷力更大,體積更緊湊,就要應用到光束相干合成和光學相控陣技術。例如美國的“亞瑟王神劍”激光武器,就使用21單元的光學相控陣,把21道光纖激光光束合成了單一光束,而且具有大氣補償的功能,可以避免大氣湍流擾動對激光光束的影響。只有在大功率單模光纖激光器、光束相干合成和光學相控陣技術的幫助下,激光武器才有可能大規模普及,尤其是部署在空間和功率有限的作戰飛機和地面武器上。

殲20激光炮

從目前來看,中國在大功率單模光纖激光器、光束相干合成和光學相控陣技術這幾方面都進行了非常深入的研究,正處在技術突破的前夜。也許在不就的將來,就能看到中國的戰術激光武器出現在解放軍的軍艦、戰車甚至像殲20這樣的作戰飛機上。