中國共產(chan) 黨(dang) 成立一百年來，對科技的創新與(yu) 發展給予了巨大的關(guan) 注和支持。如今在黨(dang) 的領導下，中國科技事業(ye) 逐步由大做強。科技創新既是強國之路也是強軍(jun) 之要，實戰化激光武器更是我們(men) 未來必須搶占的科技高地之一。今天，就讓我們(men) 站在一代代科學巨擘的肩上眺望未來：激光武器之路將通向何方？

本文來源於(yu) 國防科技大學劉澤金院士（山大79級）為(wei) 《fun88官网平台》“山東(dong) 大學百廿校慶之山大光學50年”紀念專(zhuan) 輯領銜撰寫(xie) 的特邀綜述。

原文下載：劉澤金, 楊未強, 韓凱, 許曉軍(jun) . 激光武器設計準則探討[J]. fun88官网平台, 2021, 48(12): 1201001

從(cong) 1960年紅寶石激光器的誕生，到如今琳琅滿目的激光應用，激光，作為(wei) 人類目前已知的最明亮的光源，已經走過了60餘(yu) 年波瀾壯闊的曆史。快速、精準、隱蔽……激光憑借其諸多優(you) 勢早在誕生之初就成為(wei) 各國軍(jun) 事專(zhuan) 家競相研究的“新概念武器”，甚至把它看作是有望改變未來戰爭(zheng) “遊戲規則”的法寶。

激光武器在科幻作品中早已成為(wei) 常客，然而在真實的軍(jun) 事實戰場景中卻鮮有激光武器的身影。那麽(me) 究竟是什麽(me) 原因製約著激光武器打破科幻的外衣，邁入真正的戰場呢？

艦載激光武器實現防空導彈攔截想象圖

（圖片來源：Global Defence Technology）

一、激光武器的係統構成

不同於(yu) 科幻世界的天馬行空，一個(ge) 真正有作戰能力的高能激光武器係統是極其複雜的，它主要由激光光源、光束控製及作戰指揮三個(ge) 部分構成。其中，激光光源可以看作為(wei) 激光武器係統的“彈藥倉(cang) ”，用於(yu) 產(chan) 生殺傷(shang) 目標的激光能量；光束控製是係統的“千裏眼”，它包含光束定向器和自適應光學係統兩(liang) 大部分：光束定向器負責瞄準目標並控製激光發射方向，將能量準確投射到目標上，而自適應光學係統能夠對光束波陣麵畸變進行矯正，保證光束質量達標；作戰指揮部分則是整個(ge) 係統的“大腦”，它負責作戰任務規劃和指令，以及引導信息接入，並控製激光武器係統完成各項作戰任務。

在實戰場景中，激光武器係統的三大部分需要密切配合、環環相扣，缺一不可。因此，三大主體(ti) 部分麵臨(lin) 的技術困難就猶如“木桶效應”中的短板一般，製約著激光武器係統邁入真實戰場的步伐。

二、激光武器研製麵臨(lin) 的困難

首先，目前激光武器係統難以尋找到能量高、品質好、體(ti) 型又小的“彈藥倉(cang) ”。在真實的軍(jun) 事應用，諸如艦載激光末端攔截、機載激光反導等戰術等情境中，人們(men) 都期望激光武器的平均輸出功率達到兆瓦級。目前，科學家僅(jin) 僅(jin) 在化學激光領域實現了這一目標，然而化學激光器體(ti) 積規模龐大且戰場保障困難，限製了其戰術使用。盡管固體(ti) 激光、光纖激光相繼實現了百千瓦級輸出，但係統複雜、含能源熱管理後整體(ti) 規模大、光束質量仍不理想，離兆瓦級高光束質量輸出還有差距。

其次，激光武器係統對光束控製要求極高。以百公裏級激光反導為(wei) 例，在最理想的條件下，需要對100公裏外25厘米直徑的光斑實現精確控製，這就好比引著一根細線在千米外穿過一個(ge) 針眼！而在實際交戰過程中，還要克服平台抖動和大氣效應造成的光束抖動、漂移、畸變等不利影響，尤其在陸基、海基和空基作戰領域，大氣吸收、散射、湍流和熱暈等效應還會(hui) 造成激光能量的衰減和光束質量的下降。

車載激光武器麵臨(lin) 複雜多變的戰場環境

（圖片來源：解放軍(jun) 報）

與(yu) 此同時，在真實的戰場環境中，激光武器係統還必須麵對複雜多變的戰場環境，這就對其殺傷(shang) 能力以及機動性能提出了一定要求。比如，激光武器在攔截火箭彈、巡航導彈等大型目標時，即使輻照到目標的能量密度高達1000 W/cm2，也仍需要1~10秒量級的輻照時間，這就大大限製了激光武器的實戰應用。此外，為(wei) 滿足戰場機動需求，激光武器還必須與(yu) 作戰平台相配合。因此，能夠進入實戰的激光武器必須具備兼顧整個(ge) 係統的功重比和功體(ti) 比。

三、激光武器主要設計準則

想要讓激光武器從(cong) 科幻走入現實，就必須關(guan) 注其發展要點，抓住其核心的設計準則。結合激光武器麵臨(lin) 的困難，依據基本的物理原理，研究認為(wei) ，激光武器的主要設計準則有以下五個(ge) 方麵。

一是高亮度準則。激光武器的亮度是一個(ge) 同時兼顧輸出功率、激光波長以及光束質量的複合指標。其中，激光功率以及光束質量的提升分別是實現高亮度的基礎和關(guan) 鍵，在一定範圍內(nei) 更短的波長則是實現高亮度的有利因素。

二是發散角匹配準則。具備實戰能力的激光武器係統一定是一個(ge) 能夠兼顧複雜戰場環境的複合體(ti) ，因此武器設計人員在掌握了係統出射發散角的基礎上，必須要能夠同時關(guan) 注由於(yu) 外界環境和武器係統本身帶來的角度抖動或偏移，實現對激光發射到大氣傳(chuan) 輸各個(ge) 環節發散角的匹配。

三是桶中功率最高準則。“桶中功率”，顧名思義(yi) 是指以靶目標為(wei) 中心，在一定直徑圓桶中的激光功率。這是一個(ge) 可以同時評價(jia) 激光武器功率、光束質量以及跟蹤、瞄準等能力的綜合指標，可以直接牽引武器係統的整體(ti) 設計優(you) 化，也可用於(yu) 激光武器試驗鑒定評估。

四是高效耦合準則。激光毀傷(shang) 的過程本質上是光與(yu) 物質相互作用的過程，簡單地說，光與(yu) 物質耦合越強，激光對物質的毀傷(shang) 效果就越明顯。而光與(yu) 物質的耦合能力強烈依賴於(yu) 激光波長，因此對於(yu) 不同的攻擊目標通常需要選擇材料耦合係數較高的激光波長。

五是平台適裝準則。實戰化激光武器係統必須與(yu) 現役各類武器平台相適應，在壓縮係統功重比和功體(ti) 比的同時，還需考慮一體(ti) 化設計、平台環境適應性、可維護性等因素。與(yu) 此同時，作為(wei) 一種“新概念武器”，在設計過程中也要考慮到激光武器本身對搭載其平台的幹擾。

美國海軍(jun) 演示用激光炮

（圖片來源：John F. Williams/美國海軍(jun) ）

四、結語

凡爾納曾在科幻著作《神秘島》中寫(xie) 到：“但凡人能想象之事，必有人能將其實現”。我們(men) 相信，伴隨著一代代高能激光領域科學家們(men) 不斷的奮鬥和前進，隻要把握住如今激光武器發展的困難和設計準則，人們(men) 對“光武器”千年的想象必將走進現實！

劉澤金院士簡介

劉澤金，男，激光技術專(zhuan) 家，中國工程院院士。山東(dong) 無棣人，1983年畢業(ye) 於(yu) 山東(dong) 大學激光專(zhuan) 業(ye) ，1997年獲國防科學技術大學軍(jun) 用光學博士學位。曾任國防科技大學副校長、教授，國務院學位委員會(hui) 學科評議組成員，中國光學學會(hui) 副理事長。長期從(cong) 事高能激光係統和技術研究，為(wei) 我國高能激光工程發展做出了係統性、開拓性的貢獻。曾獲國家科技進步獎一等獎2項、二等獎1項，省自然科學一等獎1項，軍(jun) 隊和部委級科技進步一等獎7項，何梁何利科學與(yu) 技術進步獎，中國科協“求是”傑出青年實用工程獎，全國優(you) 秀科技工作者等。