摘要:“武汉·中国光谷”2万瓦光纤激光武器研制成功,歼20激光炮能实现吗?“这台2万千瓦光纤激光器由中国航天科工四院所属武汉锐科光纤激光器技术有限责任公司研发,或将于2018年上半年问世并投入使用。

中国2万瓦激光器研制成功, 歼20何时用上激光炮?

2016年11月22日,在“武汉·中国光谷”激光技术与产业发展创新论坛上,中国航天科技集团公司有关负责人表示,我国首台全自主研发的2万瓦光纤激光武器正式进入装机阶段,这一技术成果直接打破国外技术垄断,这台2万千瓦光纤激光器由中国航天科工四院所属武汉锐科光纤激光器技术有限责任公司研发,或将于2018年上半年问世并投入使用

虽然激光从诞生之日起,就受到各国军方的普遍重视,有其是想应用于战略反导等领域。但是由于大气、光学衰减、散热、目标制导等各种困难的存在,战略激光武器在中国、美国的发展速度非常缓慢。但从21世纪以来,美国军方再度开始重视高功率固体激光器的研发,用于执行近距防空、反导、军舰自卫等战术任务,并称其为美军再度领先对手的神秘利器。而在高功率战术固体激光器中,光纤激光武器由于在效率、激光束品质、系统体积、重量、坚固性和冷却等方面具有明显的优势,因此正在成为战术激光武器的主要来源。近期美军研制的多种试验激光武器样机,均为光纤激光武器。

中国光纤激光武器

洛克希德马丁公司基于10KW单模光纤激光器的激光武器

那么,中国研发的2万瓦(20KW)光纤激光器,能不能应用于中国的战术激光武器研发呢?笔者认为还有一段距离。

首先,光纤激光武器的关键性部件之一,是单模光纤激光器。其代表就是是美国 IPG 光子公司生产的 10KW单模光纤激光器。它除了有广泛的民用外,也被军方大量采购用作战术激光武器的基本模块。目前美国正在开发和试验中的战术激光武器大多都使用了 IPG公司的这款产品。而该公司在2009年首先研发出10 kW单模光纤激光器之后,也毫不掩饰他们对武器市场的浓厚兴趣。

而中国汉锐科光纤激光器研发的20KW光纤激光器,应该还是多模光纤激光器。从技术层面上来讲,高功率光纤激光器分单模和多模。将几个较低功率的单模光纤激光输出合成一个千瓦级的输出应远比千瓦级的单模输出要容易。而此前该公司研制的最大多模光纤激光器最大为4KW。因为如果中国生产的20KW光纤激光器是单模激光器,那么就不是打破国外垄断的问题了,而是世界第一的激光神器。因为世界领先的IPG公司也很难将单模光纤激光器提升至20KW,技术界普遍认为单模光纤激光器的上限就为10KW。

那么在战术激光武器领域,能不能用高功率的多模光纤激光器代替难度大的单模光纤激光器。答案是不能。因为多模激光器的功率虽然大,但光束质量差,因此不能应用于激光武器,而只能在工业领域进行应用。因此中国2万瓦光纤激光器的主要目的,也就是打破国外垄断,降低进口成本,使得激光制造技术能够更大应用于我国的高端制造领域。

“低空卫士1”激光拦截系统

“低空卫士1”激光拦截系统

此外,有些人可能要说,中国某公司在在珠海航展上,不是已经推出了“低空卫士1”激光拦截系统了吗?但笔者研究该系统资料认为,该系统的输出功率仅为10KW,和美国同类型武器相比,功率最多为后者的十分之一甚至更低,只能拦截小型慢速的民用无人机,无法应用于军队的战术激光领域。

不过,笔者对中国研发类似IPG公司的10kW单模光纤激光器,还是抱有相当的信心。以武汉锐科公司为例,在该公司的带动下,中国已经初步实现了百分之百国产光纤激光器产业链。2011年,IPG公司10kW单模光纤激光器主要技术奠基人、拥有国际专利24项和具有里程碑意义的“双包层光纤激光器”发明专利的美籍华人教授HONG PO先生,就曾到武汉锐科公司考察,对中国国内能够拥有自主产权的国产化、产业化光纤激光器感到震惊和兴奋,并表示愿意与锐科合作,促进锐科公司加速发展。

美籍华人教授HONG PO先生2011年到武汉锐科公司考察

美籍华人教授HONG PO先生2011年到武汉锐科公司考察

一旦中国公司能够研发10kW单模光纤激光器,那么几乎马上就可以通过非相干合成的方法研制出战术激光武器。所谓的“非相干合成”就是将多个光纤激光器平行地捆扎在一起,沿同一方向引导这些激光器的输出光束,就能使他们在空间叠加在一起,从而增加了总功率,但这种手段研发的激光武器不能提高合成光束的亮度,而且光束质量差,射程有限、体积庞大。最现在美军的好几种激光武器就是通过这种方法研制成功。

当然,10kW单模光纤激光器只是研究激光武器的一个方面,为了将激光武器应用的范围更广,杀伤力更大,体积更紧凑,就要应用到光束相干合成和光学相控阵技术。例如美国的“亚瑟王神剑”激光武器,就使用21单元的光学相控阵,把21道光纤激光光束合成了单一光束,而且具有大气补偿的功能,可以避免大气湍流扰动对激光光束的影响。只有在大功率单模光纤激光器、光束相干合成和光学相控阵技术的帮助下,激光武器才有可能大规模普及,尤其是部署在空间和功率有限的作战飞机和地面武器上。

歼20激光炮

从目前来看,中国在大功率单模光纤激光器、光束相干合成和光学相控阵技术这几方面都进行了非常深入的研究,正处在技术突破的前夜。也许在不就的将来,就能看到中国的战术激光武器出现在解放军的军舰、战车甚至像歼20这样的作战飞机上。