今年以來，國內(nèi)激光器研發(fā)領(lǐng)域捷報(bào)頻傳。4月23日，我國首臺萬瓦連續(xù)光纖激光器在武漢光谷問世，成為繼美國后第二個(gè)掌握此技術(shù)的國家。從新華社報(bào)道來看，這臺由武漢銳科公司研制的光纖激光器采用相干合成技術(shù)，將10個(gè)功率為1.1千瓦光纖激光器的激光束合成一束，最終產(chǎn)生1萬瓦的強(qiáng)大能量。

    而3月份，《中國科學(xué)報(bào)》也報(bào)道了國防科技大學(xué)光電科學(xué)與工程學(xué)院劉澤金教授的成果。報(bào)道稱劉澤金教授率領(lǐng)課題組，發(fā)明了兩種新的相位控制方法，令"千瓦級光纖激光相干合成試驗(yàn)系統(tǒng)"的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)都達(dá)到該領(lǐng)域的國際最高水平。

    《中國科學(xué)報(bào)》同月還報(bào)道了中國科學(xué)院半導(dǎo)體所林學(xué)春研究員的事跡。報(bào)道中提到中科院已實(shí)現(xiàn)全固態(tài)激光器輸出功率達(dá)到8千瓦，而5千瓦級的全固態(tài)激光器已實(shí)現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用。

    高平均功率的全固態(tài)激光器是當(dāng)前激光器研發(fā)領(lǐng)域的熱點(diǎn)，不但在工業(yè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，美國軍方還直接以商用全固態(tài)激光器為核心，研發(fā)激光武器。那么中國的激光器研發(fā)在世界上是什么水平？

    先來進(jìn)行一系列的名詞解釋。什么是激光？1958年，美國科學(xué)家肖洛（Schawlow）和湯斯（Townes）發(fā)現(xiàn)了一種神奇的現(xiàn)象：當(dāng)他們將氖光燈泡所發(fā)射的光照在一種稀土晶體上時(shí)，晶體的分子會發(fā)出鮮艷的、始終會聚在一起的強(qiáng)光--激光。他們?yōu)榇税l(fā)表了重要論文，并獲得1964年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。激光原理的物理學(xué)描述是，當(dāng)物質(zhì)在受到與其分子固有振蕩頻率相同的能量激發(fā)時(shí)，都會產(chǎn)生一種不發(fā)散的強(qiáng)光。

    從上述描述我們可以看出激光器需要有能量輸入（電注入、高能電子束注入、光源、氣體放電、化學(xué)反應(yīng)的能量等）和工作物質(zhì)（將各種形態(tài)的能量輸入轉(zhuǎn)換為不發(fā)散的激光）。所以根據(jù)工作物質(zhì)的形態(tài)分類，激光器可以分為固體激光器、液體激光器、氣體激光器、半導(dǎo)體激光器和自由電子激光器。

    全固態(tài)激光器是指以半導(dǎo)體激光器為一部固體激光器輸入能量的激光器。它集半導(dǎo)體激光器和固體激光器的優(yōu)點(diǎn)于一體，具有體積小、重量輕，能量轉(zhuǎn)換效率高，光束質(zhì)量好，可靠性高，壽命長，啟動速度快等一系列優(yōu)點(diǎn)。

    而固體激光器以摻有金屬離子的晶體或玻璃基質(zhì)為工作物質(zhì)。所以根據(jù)工作物質(zhì)的形狀，全固態(tài)激光器又可以分為棒狀激光器、板條激光器、盤片激光器和光纖激光器。其中，光纖激光器以雙包層摻鐿光纖為工作物質(zhì)，其制造成本低廉、可撓性帶來的小型化優(yōu)勢令其受到工業(yè)界的特別關(guān)注，所以在描述上一般將前三類統(tǒng)統(tǒng)稱為全固態(tài)激光器，光纖激光器被單獨(dú)列出。

    出于彈道導(dǎo)彈防御的需求，美國軍方從70年代起就非常注重大功率激光武器的研制。其中進(jìn)展最大的是ABL項(xiàng)目的氧碘化學(xué)激光器（屬于氣體激光器），該激光器以波音704-400F為載機(jī)，輸出功率達(dá)到兆瓦級，目標(biāo)是摧毀數(shù)百公里外處于助推段的洲際導(dǎo)彈。盡管ABL在2010年進(jìn)行兩次成功的打靶測試，但美國軍方認(rèn)為激光器功率還要提升20-30倍，距離研制目標(biāo)過遠(yuǎn)。所以，在軍費(fèi)削減的大形勢下，ABL項(xiàng)目下馬轉(zhuǎn)為技術(shù)儲備，項(xiàng)目名稱也改為ALTB。

 美國陸軍在90年代還與以色列聯(lián)合研制了戰(zhàn)術(shù)高能激光武器（THEL）。這是一款氟化氘化學(xué)激光器，目標(biāo)輸出功率達(dá)到40萬瓦，可攔截10公里外的飛機(jī)、火箭彈等。1996年，該激光器在白沙導(dǎo)彈靶場擊落2枚飛行中的蘇制122毫米火箭彈。THEL存在體積巨大，無法裝載在地面車輛上、化學(xué)工質(zhì)儲備麻煩等戰(zhàn)術(shù)缺陷，最終也未能實(shí)用化。

    化學(xué)激光器具有輸出功率大的優(yōu)勢，所以最早受到軍方重視，但體積過于巨大是其致命缺陷。中國在這一領(lǐng)域的研究鮮有曝光，所以難以比較，但應(yīng)該難以企及美國，畢竟別人的產(chǎn)品已進(jìn)行實(shí)彈打靶測試。

    近年來，全固態(tài)激光器在輸出功率上不斷取得突破，在工業(yè)領(lǐng)域受到熱捧，美國軍方此時(shí)又將目光轉(zhuǎn)回。全固態(tài)激光器雖然在輸出功率上不及化學(xué)激光器，但其輸出功率的不斷提高也開始接近100千瓦的武器化門檻，而且其在小型化上有著無可比擬的優(yōu)勢。

    美國陸、海、空三軍在2002年發(fā)起聯(lián)合高功率固體激光武器項(xiàng)目（JHPSSL）。2009年該項(xiàng)目取得重大突破，諾·格公司將7個(gè)輸出功率15千瓦的板條全固態(tài)激光器進(jìn)行光束相干合成，得到功率為105千瓦的高能光束。至2010年該激光器已累計(jì)運(yùn)行超過6小時(shí)（這6小時(shí)功率都在100千瓦以上）。

    美國海軍還自行發(fā)展了激光近距離武器系統(tǒng)（LaWS），項(xiàng)目承包商為雷錫恩公司，目標(biāo)是將該激光武器系統(tǒng)安裝在密集陣武器系統(tǒng)側(cè)面，激光器可對付15千米外的目標(biāo)，保留的20毫米加特林速射炮負(fù)責(zé)1.5千米距離上的目標(biāo)。LaWS采用了6臺IPG公司生產(chǎn)的5千瓦級光纖激光器，實(shí)現(xiàn)總輸出功率32千瓦。值得一提的是，LaWS為了降低系統(tǒng)復(fù)雜程度，并未采用光束相干合成技術(shù)，而是選擇將6條光纖緊密排列。LaWS系統(tǒng)在2012年8月進(jìn)行首次海上打靶試驗(yàn)，成功擊落無人靶機(jī)。LaWS項(xiàng)目的目標(biāo)是獲得100千瓦輸出功率，按照美國商用光纖激光器目前發(fā)展的速度，該目標(biāo)在2016年實(shí)現(xiàn)并不是遙不可及的目標(biāo)。

    現(xiàn)在我們可以看出在固體激光器領(lǐng)域，國內(nèi)產(chǎn)品與美國的差距。我國8千瓦級的全固態(tài)激光器今年還處于實(shí)驗(yàn)室狀態(tài)，而美國在09年已將15千瓦級產(chǎn)品用于激光武器。我國最先進(jìn)的單模光纖激光器輸出功率今年還是1千瓦級，美國也在09年將5千瓦產(chǎn)品武器化。而作為行業(yè)翹楚的美國IPG公司在09年還展示10千瓦級的單模光纖激光器，武漢銳科在今年將10個(gè)單模光纖激光器通過光束相干合成才獲得10千瓦的輸出。可以說，單在輸出功率方面，樂觀估計(jì)，我國全固態(tài)激光產(chǎn)品與美國還有5-10年的差距。

    美國軍方現(xiàn)在執(zhí)行的激光項(xiàng)目繁多，除了前述的JHPSSL和LaWS，還有HELTD、MLD激光武器演示項(xiàng)目。HELTD、MLD研究的是激光武器跟蹤、瞄準(zhǔn)控制，簡單地說，JHPSSL是激光炮，HELTD、MLD則是它的炮座，前者是裝在一輛高機(jī)動越野卡車上，后者裝在軍艦上。在光纖激光器方面，美軍還有100千瓦級吊艙式激光武器、10千瓦級MK-38-TLS反小艇系統(tǒng)兩個(gè)項(xiàng)目。此外美軍還進(jìn)行自由電子激光（FEL）器的預(yù)研，JHPSSL項(xiàng)目也在新型板條、光纖、盤片激光器領(lǐng)域進(jìn)行探索，期望提高激光器的能量轉(zhuǎn)換效率。

    從美國激光器的發(fā)展歷程來看，除了軍方重視投入大量資金外，其商用激光器技術(shù)進(jìn)步在激光武器化方面也起了關(guān)鍵作用，在全固態(tài)激光器領(lǐng)域，其軍用與商用已出現(xiàn)相互促進(jìn)提高的態(tài)勢。

    激光武器現(xiàn)在已突破小型化限制，不多久就可在軍艦、戰(zhàn)斗機(jī)上實(shí)際裝備，現(xiàn)有的導(dǎo)彈武器可能會失去原有價(jià)值，一場新的軍事革命即將來臨。