文档介绍：2003 年第 1 期核武器与高技术第 41 页

美国高能激光武器研制进展
廖银燕
(中物院科技信息中心调研室)

摘要:本文介绍了近年来美国高能激光武器的发展情况,包括天基激光武器、机载激光武器、
战术高能激光武器、地基激光反卫武器以及舰载激光武器的概念、计划、进展情况以及面临的挑战。
最后得出结论,在未来 2-3 年中美国部署少量在技术上、工程上相对成熟的高能激光武器是完全可能的,
激光武器发展已接近可用于实战状态
关键词:高能激光武器,SBL,ABL,GBL,光束质量,FEL,固体激光器,美国

引言
1986 年,当美国人在他的科幻小说《星球大战》幻想火星人用“光束武器”作战
时,这位作家无论如何也想像不到,在二十多年后的今天,随着科技的发展,幻想中的激光武器
已经实现,并即将部署,趋于临战状态。
激光武器作为一种新概念武器,与传统常规武器相比,以其速度快,方向性好,能量密度高,
作战效费比高等优点,成为 21 世纪武器库中的新宠。
2000 年 3 月美国国防部向国会提交并发表了一份题为“国防部的激光总计划”的报告,该报
告评审了美国发展所有高能激光武器系统的研究、发展、试验和评估工作,并得出结论:“激光有
潜力成为 21 世纪巩固美国国家安全利益的重要武器技术之一。”[1]
1 激光的基本概念、原理及其特性
激光是指经受激辐射并放大而形成的光。因此激光的形成有三个重要途径:
l 粒子数反转:光是处于高能级的粒子向低能级跃迁而产生的。因此要实现大量的高能级
粒子向低能级跃迁,首先必须要通过物理或化学的方法,将绝大多数处于基态或低能级
的粒子抬高到高能级状态,也就是实现了粒子数的反转。
l 受激辐射:在实现粒子数反转后,加外来光激发,在外来光的激励下,高能级的粒子向
低能级跃迁,释放能量,产生光。
l 放大:但是实现了粒子数反转的受激辐射还不能产生激光。这是由于激活介质总有一定
的大小,自发辐射和其他众多的感应辐射,总会达到并穿越介质的边界,一去不返,无
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法形成强的受激辐射,介质发出的光还是普通光。因此必须要对受激辐射进行定向增益
放大。一般的做法是在激活介质两端放置两个反射镜,沿两镜间轴向传播的受激辐射在
穿越边界后,受到镜的反射,又会回到介质内部,并感应处于激发态的粒子,使光得到
进一步放大。如此往复,只要镜面的反射率足够高,则沿轴向传播的光会不断放大,最
终形成很强的受激辐射,即激光。
激光器的基本结构如图 1 所示,有三大要素
需要考虑:激活介质、激励装置和谐振腔。激活
介质要有适当的能级结构;激励装置的作用是实
现粒子数反转;谐振腔的作用在于使辐射出来的
光往返振荡,多次放大(增益), 达到一定值时,
通过窗口引出。同时谐振腔还对振荡光的频率起
限制作用。按照谐振腔理论,谐振腔的共振频率
ν= m · c / 2nL(式中 m 为正整数,c 为光速,n 图 1 激光器基本结构

为折射率,L 为腔长即反射镜间的轴向距离。只
有与谐振腔的共振频率相匹配的光,才能在腔内
形成振荡,从而限制了腔内光振荡的模式,使输
出激光的单***比其他光源都好。
激光的形成如图 2 所示,激光是一种特殊的
光,与普通光相比,它有四大特点:
l 方向性好,可以定向发射,发射角较小
l 单***好,即激光是单色光,激光的相
Dλ
对线宽 R = » 10 11 ,Δλ为输出激光
λ
的波长范围,λ为输出激光的中心波长
l
相干性好,相干性好是指来自同一波源
的两列以上的波在空间相遇时,合成波图 2 激光的形成
在空间出现明显的强弱分布的现象。激
光的相干性可用于激光检测和全息照像等。
l 能量集中,激光是高亮度的光,光源的能量集中度可以用亮度 B 来表示。B=功率/发射
立体角,亮度越高,能量集中性越好。
同样的,激光作为武器也具有五个基本优点:
l 快速:激光以光速攻击目标,发射不需要时间提前量
l 灵活:激光可对一个目标实施多次拦截,也可在短时间内拦截多个目标
l 精确:激光方向性强,加上精确的定向器,可将光束精确聚焦在目标上
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l 作战效费比高
l 不怕电磁干扰
但激光武器也有弱点:在大气层使用时,云、雾、雨和烟尘会影响激光的有效传输。
2 美国发展高能激光武器的战略及技术路线
多年来,美国投入了大量的人力和物力进行高能激光