為了在未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)中繼續(xù)保持先進(jìn)裝備武器的優(yōu)勢(shì)地位，實(shí)現(xiàn)美國(guó)顛覆性創(chuàng)新制衡目標(biāo)，美國(guó)防部大力支持激光武器發(fā)展，并積極推動(dòng)其走向?qū)崙?zhàn)化。近年來(lái)，固體激光技術(shù)快速發(fā)展，以光纖體制結(jié)構(gòu)破壞帶外干擾器件損傷為代表的戰(zhàn)術(shù)激光武器在系統(tǒng)小型化和功率實(shí)用化方面有了顯著提高。隨著發(fā)射功率逐步由數(shù)萬(wàn)瓦量級(jí)提升至幾十萬(wàn)瓦量級(jí)，戰(zhàn)術(shù)激光武器的作戰(zhàn)效能也由目標(biāo)光電傳感器干擾損傷向目標(biāo)殼體結(jié)構(gòu)破壞摧毀的方向發(fā)展，未來(lái)在光電對(duì)抗作戰(zhàn)領(lǐng)域?qū)⒏邞?zhàn)術(shù)應(yīng)用潛力。

引 言

高能激光武器利用高功率激光的熱效應(yīng)、光電效應(yīng)和熱力耦合等效應(yīng)直接使目標(biāo)失效甚至毀傷， 具有快速響應(yīng)、打擊精準(zhǔn)、彈藥成本低廉、戰(zhàn)場(chǎng)保障簡(jiǎn)單和作戰(zhàn)隱蔽不易追溯等優(yōu)點(diǎn)，可以在諸如要地 防御、導(dǎo)彈攔截、衛(wèi)星對(duì)抗和蜂群對(duì)抗等現(xiàn)代局部作戰(zhàn)場(chǎng)景中發(fā)揮獨(dú)特作用，逐漸成為可適應(yīng)未來(lái)信息化高技術(shù)戰(zhàn)爭(zhēng)的主戰(zhàn)武器之一。不同功率級(jí)別激光武器的作戰(zhàn)效能如圖1所示。

1 美國(guó)高能激光武器發(fā)展歷程

美國(guó)的高能激光武器圍繞戰(zhàn)略及戰(zhàn)術(shù)等不同層次的作戰(zhàn)需求，基本遵循由低功率到高功率，由軟殺傷向硬摧毀的方向發(fā)展。沿著偏重戰(zhàn)略應(yīng)用→彈道導(dǎo)彈防御→偏重戰(zhàn)術(shù)應(yīng)用→戰(zhàn)術(shù)硬摧毀的作戰(zhàn)應(yīng)用路線進(jìn)行研發(fā)規(guī)劃。

1.1 美國(guó)高能激光武器戰(zhàn)略應(yīng)用階段

美蘇冷戰(zhàn)時(shí)期，為摧毀敵方衛(wèi)星和彈道導(dǎo)彈而致力于研發(fā)天基激光武器和地基激光武器，能夠遠(yuǎn)距離摧毀目標(biāo)，實(shí)施反衛(wèi)計(jì)劃。激光武器體制以化學(xué)激光器為主，體積較為龐大。自1977 年起，美國(guó)一直在努力研發(fā)天基激光武器，內(nèi)容涵蓋了總體概念、關(guān)鍵技術(shù)以及子系統(tǒng)的工程化集成等。當(dāng)時(shí)美空軍資助了天基激光武器的研制工作。美國(guó)國(guó)防高級(jí)計(jì)劃局（DARPA）也陸續(xù)實(shí)施旨在驗(yàn)證天基激光武器可行性的“三位一體”技術(shù)計(jì)劃，即“阿爾法”、“大型光學(xué)演示實(shí)驗(yàn)”與 “金爪”?！鞍柗ā奔す馄髟囼?yàn)設(shè)備如圖2 所示。

1989年對(duì)“阿爾法”進(jìn)行首次出光試驗(yàn)，驗(yàn)證百萬(wàn)瓦級(jí)柱型氟化氫化學(xué)激光器軌道飛行的技術(shù)可行性，截至1994 年8月已出光10次以上。1989 年在“大型光學(xué)演示實(shí)驗(yàn)”中，制造了直徑的多面組合反射鏡；1993 年攻克了制造直徑11m反射鏡的關(guān)鍵技術(shù)。制成直徑4m、主動(dòng)控制的多面組合反射鏡，可按比例直接放大到實(shí)戰(zhàn)所需的直徑8m反射鏡。

盡管有關(guān)天基激光武器的研究仍在進(jìn)行，但由于相關(guān)技術(shù)與成本耗費(fèi)等方面問(wèn)題導(dǎo)致部署遙遙無(wú)期，使得美軍開始逐步將研究重點(diǎn)由在軌激光轉(zhuǎn)向小型激光武器。2002年10月，美國(guó)國(guó)防部宣布撤消天基激光綜合飛行實(shí)驗(yàn)計(jì)劃辦公室，將天基激光武器計(jì)劃從大型的實(shí)驗(yàn)演示計(jì)劃收縮成小規(guī)模的技術(shù)發(fā)展計(jì)劃，并且不再計(jì)劃后續(xù)的空間實(shí)驗(yàn)。

1.2 美國(guó)高能激光武器彈道導(dǎo)彈防御階段

蘇聯(lián)解體，美國(guó)面臨的威脅變?yōu)榈貐^(qū)性局部沖突，因此美軍激光武器轉(zhuǎn)為向彈道導(dǎo)彈攔截和戰(zhàn)術(shù) 導(dǎo)彈摧毀方向發(fā)展，積極開展以機(jī)載激光器（ABL）和先進(jìn)戰(zhàn)術(shù)激光器（ATL）為代表的機(jī)載激光武器項(xiàng)目。機(jī)載激光武器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3所示。

氧碘化學(xué)激光器首先被美國(guó)用于ABL計(jì)劃，該系統(tǒng)是美國(guó)空軍主持的一項(xiàng)硬殺傷激光武器研制計(jì)劃。目標(biāo)是將高能化學(xué)氧碘激光武器安裝在 大型寬體客機(jī)波音飛機(jī)上，從12000m高空攔截25km以外的處于助推段的洲際或彈道導(dǎo)彈。同時(shí)，美軍也考慮利用氧碘化學(xué)激光器發(fā)展以大型運(yùn)輸機(jī)、傾轉(zhuǎn)旋翼飛機(jī)和運(yùn)輸直升機(jī)等機(jī)載平臺(tái)的ATL 計(jì)劃，目標(biāo)是用于擊落巡航導(dǎo)彈和掠海飛行的導(dǎo)彈。但是由于演示驗(yàn)證效果與預(yù)期相差較大，激光在大氣傳輸過(guò)程中，大氣湍流和熱暈等問(wèn)題沒能得到有效解決，而且部署費(fèi)用極為高昂，最終ABL和ATL項(xiàng)目都被取消。目前氧碘化學(xué)激光器技術(shù)的研究重點(diǎn)是提高效率和輕型化設(shè)計(jì)，以便減輕系統(tǒng)重量和改進(jìn)作戰(zhàn)適用性。

1.3 美國(guó)高能激光武器戰(zhàn)術(shù)應(yīng)用階段

“9· 11”事件后，美國(guó)將恐怖襲擊列為國(guó)內(nèi)首要威脅。為積極應(yīng)對(duì)來(lái)自單兵防空武器、火箭彈、小型飛行器和自爆炸裝置物等威脅，美軍開始致力于以固體激光器為主，更具機(jī)動(dòng)靈活性的戰(zhàn) 術(shù)武器的研發(fā)，具有遠(yuǎn)距離干擾和一定近距離的毀傷能力。美軍激光武器發(fā)展逐步由偏重戰(zhàn)略定位轉(zhuǎn)入偏重戰(zhàn)術(shù)應(yīng)用。最初投入巨資使用兆瓦級(jí)的化學(xué)激光器摧毀導(dǎo)彈或照射衛(wèi)星目標(biāo)，之后采用幾十千瓦級(jí)的固體激光器摧毀無(wú)人機(jī)、火箭彈和小船等目標(biāo)。美軍激光武器的打擊目標(biāo)已由以往的戰(zhàn)略目標(biāo)轉(zhuǎn)為小型的戰(zhàn)術(shù)目標(biāo)，這表明激光武器定位已發(fā)生重大變化。美軍基于應(yīng)對(duì)戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈、蜂群無(wú)人機(jī)以及太空威脅等作戰(zhàn)應(yīng)用需求，致力于發(fā)展不同功率級(jí)別的高能激光武器。

2017年10月，美國(guó)成立定向能轉(zhuǎn)化辦公室，重點(diǎn)推進(jìn)激光武器等裝備轉(zhuǎn)化工作。美軍認(rèn)為現(xiàn)階段激光武器的基礎(chǔ)理論研究工作已經(jīng)基本完成，未來(lái)的研發(fā)重點(diǎn)主要是兩大方向：

轉(zhuǎn)向?qū)嵱没?，重點(diǎn)推進(jìn)功率水平100kW級(jí)激光武器的戰(zhàn)術(shù)應(yīng)用轉(zhuǎn)化工作，解決小型化、實(shí)用化問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)近距離毀傷，遠(yuǎn)距離光電干擾能力。

繼續(xù)推動(dòng)高能高效激光器的研制，現(xiàn)有100kW級(jí)激光器難以滿足遠(yuǎn)距離毀傷的使用需求，需進(jìn)一步研制高能高效激光器。

1.4 美國(guó)高能激光武器戰(zhàn)術(shù)硬摧毀階段

隨著戰(zhàn)略重心向亞太地區(qū)轉(zhuǎn)移，為了提高遠(yuǎn)海作戰(zhàn)能力和海外基地的防御能力，應(yīng)對(duì)潛在的反艦導(dǎo)彈和大型作戰(zhàn)無(wú)人機(jī)的威脅，美國(guó)大力發(fā)展艦載和無(wú)人機(jī)搭載的激光武器，進(jìn)一步研發(fā)緊湊型百千瓦量級(jí)的光纖體制固體激光武器，在對(duì)光電偵察設(shè)備干擾/毀傷基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)對(duì)巡航導(dǎo)彈、無(wú)人機(jī)和無(wú)人艇等的近距摧毀。圖4為美國(guó)重新調(diào)整高能激光武器發(fā)展路線示意圖。

圖4 美國(guó)重新調(diào)整高能激光武器發(fā)展路線

美軍未來(lái)將把數(shù)十千瓦量級(jí)的激光武器用于對(duì)抗火箭彈、迫擊炮彈及蜂群無(wú)人機(jī)等目標(biāo)，用作移動(dòng)平臺(tái)末端防護(hù)；將上百千瓦量級(jí)的激光武器用作重要目標(biāo)的區(qū)域防御或者要地防空；將兆瓦量級(jí)的激光武器用作彈道導(dǎo)彈防御，如天基助推階段攔截或中程防御等。2019年，美國(guó)國(guó)防部研究與工程副部長(zhǎng)辦公室發(fā)布激光擴(kuò)展計(jì)劃信息需求。目標(biāo)是提高高能激光武器的激光功率和轉(zhuǎn)換效率，減小其重量和體積。2022財(cái)年演示驗(yàn)證的高能激光武器功率水平達(dá)到 300 kW，2024財(cái)年演示驗(yàn)證功率達(dá)到500kW，再過(guò)幾年后功率達(dá)到1MW。發(fā)展路線是首先側(cè)重于在陸地/水面平臺(tái)的尺寸/重量范圍內(nèi)提升高能激光功率，然后將重點(diǎn)轉(zhuǎn)向在空中/太空平臺(tái)范圍內(nèi)降低尺寸與重量，并提高效能。

2 高能激光武器關(guān)鍵技術(shù)分析

2.1 激光器技術(shù)

（1）化學(xué)激光器

化學(xué)激光器將化學(xué)鍵中儲(chǔ)藏的能量轉(zhuǎn)化成為激光輸出，激活介質(zhì)的粒子數(shù)反轉(zhuǎn)是通過(guò)釋能化學(xué)反應(yīng)過(guò)程實(shí)現(xiàn)。由于化學(xué)激光器的增益介質(zhì)一般為氣體或氣流，通常也把化學(xué)激光器歸類為特殊的氣體激光器。目前，化學(xué)激光武器是兆瓦量級(jí)功率以上作戰(zhàn)應(yīng)用的最佳選擇。其中，氟化氫/氟化氘化學(xué)激光器的輸出波長(zhǎng)為2.7μm/3.8μm，化學(xué)氧碘激光器的輸出波長(zhǎng)為1.315μm。圖5為美國(guó)化學(xué)氧碘激光器增益模塊。

化學(xué)激光器優(yōu)點(diǎn)是兆瓦級(jí)功率輸出，輸出光束 質(zhì)量好，技術(shù)成熟度高。缺點(diǎn)是體積和重量較大，需進(jìn)行廢氣處理

未來(lái)化學(xué)激光器的發(fā)展將針對(duì)體積和重量龐大的缺點(diǎn)，攻克化學(xué)激光器的緊湊化技術(shù)，減小激光器的重量和體積，提高激光器的平臺(tái)適裝性。

（2）高能固體激光器

固體激光器通?？梢苑譃榘魻罴す馄鳌鍡l激 光器、熱容激光器、液冷激光器和薄片激光器等。其中，棒狀激光器具有較大的增益體積，有助于實(shí)現(xiàn)功率放大和大脈沖能量的產(chǎn)生，但光束質(zhì)量較差；液冷激光器利用冷卻液的強(qiáng)散熱能力實(shí)現(xiàn)高功率輸出，但難以克服流體對(duì)激光性能的劣化影響；

熱容激光器可以實(shí)現(xiàn)高功率輸出，但光束質(zhì)量隨激光輸出時(shí)間增加迅速退化，難以滿足長(zhǎng)時(shí)間的作戰(zhàn)需求；板條激光器和薄片激光器的技術(shù)成熟度較高，是當(dāng)前國(guó)際上固體激光武器的主要技術(shù)路線。板條激光器的板狀結(jié)構(gòu)和“Z”字光路設(shè)計(jì)，均化溫度梯度，多鏈路板條激光器經(jīng)光束合成后可實(shí)現(xiàn)數(shù)百千瓦級(jí)功率輸出。

高能固體激光器優(yōu)點(diǎn)是全電工作，戰(zhàn)場(chǎng)保障簡(jiǎn)單，作戰(zhàn)效費(fèi)比高。缺點(diǎn)是大功率輸出時(shí)熱管理較難，難以維持高光束質(zhì)量。圖6為美國(guó)諾斯羅普·格魯曼公司板條激光器結(jié)構(gòu)。

圖6 美國(guó)諾斯羅普·格魯曼公司板條激光器結(jié)構(gòu)

（3）高能光纖激光器

高能光纖激光器以摻稀土元素的光纖材料為增益介質(zhì)，通過(guò)振蕩器或級(jí)聯(lián)放大結(jié)構(gòu)獲得高功率激光輸出。目前，高能光纖激光器的電光效率可達(dá)35%以上。由于轉(zhuǎn)換效率高，產(chǎn)生的廢熱較少，對(duì)冷卻要求較低，因此，光纖激光器的結(jié)構(gòu)更加緊湊，重量體積相對(duì)較小，環(huán)境適應(yīng)性更強(qiáng)。高能光纖激光器優(yōu)點(diǎn)是熱管理相對(duì)簡(jiǎn)單、電光效率高、單纖光束質(zhì)量好、戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，適合裝載于各種戰(zhàn)術(shù)移動(dòng)平臺(tái)。缺點(diǎn)是由于非線性效應(yīng)、模式不穩(wěn)定性等效應(yīng)的限制，單纖近衍射極限輸出功率存在物理極限，光束合成是高功率光纖激光系統(tǒng)的必由之路。

（4）高光束質(zhì)量半導(dǎo)體激光器

高光束質(zhì)量半導(dǎo)體激光器特指可以通過(guò)合束方式將大量獨(dú)立的半導(dǎo)體激光器合成一束高能激光的裝置，且具有較好的光束質(zhì)量。獲得高光束質(zhì)量半導(dǎo)體激光輸出的最有效途徑是外腔反饋光譜合束，目前輸出功率已經(jīng)達(dá)到千瓦量級(jí)，但光束質(zhì)量仍有較大提升空間。半導(dǎo)體激光器優(yōu)點(diǎn)是電光轉(zhuǎn)換效率高、體積重量小。缺點(diǎn)是單管功率提升困難，合成路數(shù)受限，激光波長(zhǎng)并不都處于大氣的高透窗口。

（5）堿金屬蒸氣激光器

堿金屬蒸氣激光器利用高功率半導(dǎo)體泵浦具有高量子效率和大發(fā)射截面的堿金屬原子蒸氣實(shí)現(xiàn)高功率的近紅外激光輸出，通過(guò)循環(huán)氣體流動(dòng)散熱實(shí)現(xiàn)高效熱管理。目前，激光器常見的堿金屬工作介質(zhì)為銣（795nm）或銫（894nm）。堿金屬蒸氣激光器兼具了固體和氣體激光器的優(yōu)勢(shì)，逐漸成為激光武器新的選擇。堿金屬蒸氣激光器優(yōu)點(diǎn)是全電模式工作，具備單口徑功率定標(biāo)放大能力，兼具固體和氣體激光器的優(yōu)勢(shì)。缺點(diǎn)是堿金屬元素化學(xué)性質(zhì)極其活潑，易對(duì)腔體腐蝕，高腔壓運(yùn)轉(zhuǎn)模式破壞光束質(zhì)量。

2.2 大氣傳輸補(bǔ)償技術(shù)

高能激光在大氣傳輸?shù)倪^(guò)程中，會(huì)與大氣中的 氣體分子相互作用，發(fā)生諸如大氣吸收、大氣散射、湍流和熱暈等線性或非線性效應(yīng)，導(dǎo)致激光功率損 失和光斑的漂移、抖動(dòng)甚至畸變，從而降低到靶激 光功率密度和光斑的穩(wěn)定性。大氣吸收對(duì)激光傳 輸產(chǎn)生兩方面影響，一方面會(huì)直接削弱激光能量， 另一方面會(huì)加熱大氣分子，導(dǎo)致熱暈等非線性效 應(yīng)。大氣散射是激光與大氣分子或氣溶膠等粒子 相互作用，使激光在各個(gè)方向重新分布，造成能量 的衰減。湍流是由大氣無(wú)規(guī)則隨機(jī)運(yùn)動(dòng)引起，其內(nèi) 部溫度起伏導(dǎo)致大氣折射率隨機(jī)分布，造成激光隨 機(jī)漂移、強(qiáng)度起伏和光斑擴(kuò)散。

目前利用自適應(yīng)光學(xué)技術(shù)可有效對(duì)大氣的湍流和熱暈等非線性效應(yīng)造成的波前畸變進(jìn)行部分相位補(bǔ)償和校正，改善激光光斑分布。自適應(yīng)光學(xué)是實(shí)時(shí)校正光學(xué)擾動(dòng)的技術(shù)，通常由波前傳感器、重構(gòu)器、控制器、傾斜鏡和變形鏡等組成（綠線為信標(biāo)光），如圖7所示。

圖7 自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)組成

信標(biāo)光來(lái)自對(duì)目標(biāo)的反射光，通過(guò)波前傳感器獲取信標(biāo)光中的波前畸變信息，經(jīng)由重構(gòu)器和控制器轉(zhuǎn)變?yōu)樽冃午R和傾斜鏡的驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)，利用變形鏡和傾斜鏡實(shí)現(xiàn)對(duì)波前畸變的補(bǔ)償校正。

2.3 激光合束輸出技術(shù)

（1）孔徑拼接合束輸出技術(shù)

通常采用最為直接的空間合束方式，將多路子光束通過(guò)空間排布直接拼接成大光束孔徑，實(shí)現(xiàn)多束激光的功率到靶合成。如圖8所示。

圖8 美軍激光武器的孔徑拼接合束示意

該合束技術(shù)方式的優(yōu)點(diǎn)就是拼接方式簡(jiǎn)單，易于獨(dú)立控制每路激光的出射方向，不足之處是由于大氣的作用使每路到靶激光的光斑存在抖動(dòng)和漂移的問(wèn)題，致使合成功率密度較低。

（2）相干合束輸出技術(shù)

通過(guò)自適應(yīng)光學(xué)技術(shù)對(duì)多路激光進(jìn)行相位控制和傾斜控制，實(shí)現(xiàn)每路激光在目標(biāo)處的相干合成。如圖9 所示。

圖9 相干合束示意圖

該技術(shù)方式的優(yōu)點(diǎn)是通過(guò)補(bǔ)償校正使得到達(dá)目標(biāo)處的光斑較為均勻，在光斑內(nèi)可以形成多個(gè)強(qiáng) 點(diǎn)，較好的提升毀傷能力，不足之處是技術(shù)實(shí)現(xiàn)較 為復(fù)雜，大氣的傳輸作用會(huì)導(dǎo)致激光相干性變差，影響合束效果。

（3）光譜合束輸出技術(shù)

通過(guò)激光逆色散原理將多只波長(zhǎng)臨近的激光進(jìn)行光譜合束，利用單光柵或者雙光柵可以實(shí)現(xiàn)接近衍射極限的激光合束輸出，提升激光亮度，而且可以增加合束的路數(shù)，不影響光束質(zhì)量，不足之處是對(duì)激光器的線寬要求高，光譜帶寬對(duì)光束質(zhì)量影響大。如圖10所示。

圖10雙光柵合束示意圖

（4）脈沖/連續(xù)激光復(fù)合輸出技術(shù)

目前，高能激光武器的技術(shù)路線普遍采用連續(xù)激光照射模式，因此對(duì)目標(biāo)毀傷的作用機(jī)制主要有光電效應(yīng)、熱效應(yīng)和熱力耦合效應(yīng)等三種。

光電效應(yīng)，通常是作用于目標(biāo)的光電探測(cè)系統(tǒng)，強(qiáng)激光經(jīng)由光電探測(cè)器的光學(xué)系統(tǒng)聚焦作用， 直接使到靶功率密度超過(guò)探測(cè)器正常工作區(qū)間，探 測(cè)器被強(qiáng)激光干擾或者致盲。

熱效應(yīng)，激光能量被目標(biāo)本體材料吸收導(dǎo)致溫度快速上升，經(jīng)過(guò)短時(shí)間熱積累作用超過(guò)目標(biāo)熔點(diǎn)，使目標(biāo)融化或者燒蝕，如果作用目標(biāo)是導(dǎo)彈的戰(zhàn)斗部，則可能引爆內(nèi)部炸藥。

熱力耦合效應(yīng)，在材料的溫升尚未達(dá)到熔點(diǎn)時(shí)，激光輻照使得材料力學(xué)性質(zhì)發(fā)生改變，內(nèi)外存在較 大壓差，而被激光輻照的區(qū)域就會(huì)成為壓力釋放區(qū)， 內(nèi)部物質(zhì)從該區(qū)域釋放出來(lái)，造成目標(biāo)的解體。

連續(xù)激光照射模式需要對(duì)打擊目標(biāo)的特定區(qū)域進(jìn)行一定時(shí)間的激光累積，但是對(duì)于快速移動(dòng)目標(biāo)來(lái)說(shuō)，累積作用時(shí)間長(zhǎng)，在目標(biāo)表面快速空氣流體的作用下加熱速度緩慢，不易造成損傷。而連續(xù)和脈沖激光復(fù)合作用能夠獲得更好的毀傷效果，連續(xù)激光可以起到預(yù)加熱作用，降低目標(biāo)表面材料的破壞閾值，脈沖激光在連續(xù)激光的基礎(chǔ)上疊加更高功率密度的激光，產(chǎn)生巨大的熱力學(xué)效應(yīng)，在短時(shí)間內(nèi)對(duì)目標(biāo)造成更深的損傷。

3 美國(guó)高能激光武器發(fā)展現(xiàn)狀

3.1 美國(guó)艦載激光武器發(fā)展現(xiàn)狀

（1）探索多種激光器體制

為了加快激光武器的上艦部署，解決艦船對(duì)抗無(wú)人機(jī)的迫切需求，美國(guó)海軍采用了多種激光器體制并行的發(fā)展思路，光纖和板條激光器是研發(fā)主流[14]。以美海軍的“高能激光與集成光學(xué)致眩監(jiān)視”（HELIOS）和 150 kW“ 激光武器演示系統(tǒng)”（LWSD）為代表。

HELIOS系統(tǒng)，采用了窄線寬光纖和光譜合成的技術(shù)體制。系統(tǒng)由60 千瓦量級(jí)的光纖激光器（未來(lái)可升級(jí)至150 千瓦量級(jí)）、光束控制系統(tǒng)、目標(biāo)指示器、遠(yuǎn)程情報(bào)監(jiān)視偵察系統(tǒng)（ISR）、反無(wú)人機(jī)偵察光學(xué)跟蹤器和致眩器、熱管理系統(tǒng)、電源模塊和控制系統(tǒng)等設(shè)備組成，將于2025 年前完成艦隊(duì)的演示驗(yàn)證測(cè)試。圖 11 為美國(guó)海軍HELIOS 系統(tǒng)作戰(zhàn)假想圖。

LWSD項(xiàng)目中，采用了板條體制，板條單鏈路輸出激光15kW，7路相干合成實(shí)現(xiàn)105kW激光輸出。2019年在“波特蘭”號(hào)（LPD-27）上進(jìn)行了海面上的驗(yàn)證測(cè)試，評(píng)估在不同大氣環(huán)境和海況下的參數(shù)性能，后續(xù)將開發(fā)100~150kW的艦載激光武器，可對(duì)抗小型船只和小型無(wú)人機(jī)。

（2）多功率級(jí)別滿足遠(yuǎn)干近毀實(shí)戰(zhàn)需求

美海軍開展多個(gè)不同功率級(jí)別的激光武器項(xiàng)目，以滿足艦船遠(yuǎn)干近毀的實(shí)戰(zhàn)需求。一方面，研制低功率的“奧丁”系統(tǒng)，用于致眩對(duì)方武器平臺(tái)的光電傳感器，以應(yīng)對(duì)目前緊迫的無(wú)人機(jī)威脅。圖12 為美海軍“奧丁”系統(tǒng)。另一方面，研發(fā)高功率系統(tǒng)，裝備不同級(jí)別的水面艦船，以期直接擊落對(duì)方無(wú)人機(jī)。

“奧丁”作為一種低功率激光武器，通過(guò)向敵方光電和紅外傳感器發(fā)射調(diào)制“眩目”激光束，讓其“失明”，有效對(duì)抗各種帶有光電/紅外傳感器的艦艇、飛行器以及巡航導(dǎo)彈，將補(bǔ)充海軍主要戰(zhàn)艦上現(xiàn)有的主動(dòng)和被動(dòng)自衛(wèi)武器組合。此外，美國(guó)海軍還準(zhǔn)備將激光眩目器和高能殺傷激光器結(jié)合起來(lái)， 這樣可以起到更高效的攔截作用。多個(gè)激光眩光器和激光武器配合，分散布置在同一艘艦船上，以對(duì)抗多個(gè)目標(biāo)。

3.2 美國(guó)機(jī)載激光武器發(fā)展現(xiàn)狀

（1）發(fā)展緊湊型機(jī)載激光武器

由于機(jī)載平臺(tái)對(duì)激光武器的體積、重量和功率要求更高，機(jī)載激光武器目前尚處于技術(shù)體制確定、關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)研究和系統(tǒng)集成試驗(yàn)階段。因此，美國(guó)空軍實(shí)驗(yàn)室授予諾斯羅普·格魯曼公司開展研究搭載在戰(zhàn)斗機(jī)上的激光武器系統(tǒng)，即“自衛(wèi)高能激光器演示樣機(jī)”（SHiELD）項(xiàng)目，以期為機(jī)載激光武器的未來(lái)發(fā)展提供啟示和借鑒。圖 13 為SHiELD 激光吊艙原理樣機(jī)。

SHiELD項(xiàng)目重點(diǎn)研發(fā)適用于機(jī)載平臺(tái)掛載及耗能約束條件的緊湊型機(jī)載激光武器系統(tǒng)。創(chuàng)新激光設(shè)計(jì)、制造技術(shù)和操作方法，采用在小型化、輕量化、大功率輸出和高光束質(zhì)量等方面都具有優(yōu)勢(shì)的光纖體制激光器，在高性能戰(zhàn)術(shù)飛機(jī)的緊張飛行條件下，最大程度的降低光束質(zhì)量的下 降。此外，研發(fā)具有敏捷性、緊湊性、大口徑和適應(yīng)飛行環(huán)境的光束定向器，將多個(gè)靈活的光纖激光器進(jìn)行功率合成，以滿足自衛(wèi)防御、進(jìn)攻性激光武器所需的高功率要求。

（2）由單一平臺(tái)向多種空中平臺(tái)適配

機(jī)載激光武器不局限于戰(zhàn)斗機(jī)上的應(yīng)用，所有 在作戰(zhàn)區(qū)域或附近作戰(zhàn)的軍用飛機(jī)都可以配備激 光武器，從而免受導(dǎo)彈的攻擊，尤其是大型、不易機(jī) 動(dòng)的飛機(jī)，如 AC- 130 炮艇機(jī)、C- 130J 等運(yùn)輸機(jī)、KC-135 等空中加油機(jī)，E-3哨兵預(yù)警機(jī)以及小型戰(zhàn)術(shù)飛機(jī)。將激光武器系統(tǒng)與不同飛機(jī)平臺(tái)集成，滿足不同平臺(tái)對(duì)激光武器的使用需求，搭載可適配不同機(jī)型的子系統(tǒng)模塊，演示驗(yàn)證中展示在空—空導(dǎo)彈和地—空導(dǎo)彈威脅下的自衛(wèi)能力，最終形成具備攻防兼?zhèn)涠喾N作戰(zhàn)能力，適合不同平臺(tái)的激光武器系統(tǒng)。

3.3 美國(guó)車載激光武器發(fā)展現(xiàn)狀

（1）構(gòu)建保護(hù)前沿機(jī)動(dòng)部隊(duì)的機(jī)動(dòng)近程防空系統(tǒng)

美陸軍大力開展高能激光戰(zhàn)術(shù)車輛項(xiàng)目的研發(fā)工作，將更大功率的激光器裝備于輕型，高速的 機(jī)動(dòng)車輛，為地面移動(dòng)平臺(tái)提供近距離空中支援， 起到被動(dòng)和主動(dòng)防御的作用[17]。以美陸軍移動(dòng)遠(yuǎn)征 高能激光系統(tǒng)（MEHEL）項(xiàng)目為代表，由波音公司與通用動(dòng)力公司聯(lián)合研發(fā)，將高功率光纖體制的激光武器裝備于八輪驅(qū)動(dòng)，以“斯瑞克”為底盤的機(jī)動(dòng)式裝甲車內(nèi)，專門為美陸軍在歐洲對(duì)抗俄軍固定翼戰(zhàn)機(jī)、攻擊型直升機(jī)、小型無(wú)人機(jī)和迫擊炮等威脅而打造。

MEHEL的高能激光武器系統(tǒng)集成了光纖激光器、光束定向器、Ku波段雷達(dá)和激光輔助單元等子系統(tǒng)，將多路光纖激光合束，根據(jù)作戰(zhàn)需要增減光纖激光器的數(shù)量。系統(tǒng)不僅能夠?qū)o(wú)人機(jī)進(jìn)行摧毀，實(shí)現(xiàn)硬殺傷，還能利用電子戰(zhàn)能力切斷無(wú)人機(jī)與控制站之間的通信鏈，對(duì)無(wú)人機(jī)實(shí)現(xiàn)“軟殺傷”。MEHEL 在美國(guó)福特·希爾陸軍基地舉行的機(jī)動(dòng)火力綜合實(shí)驗(yàn)中，利用 5 kW 的高能激光束持續(xù)照射10~15s，將多架10公斤級(jí)的小型無(wú)人機(jī)擊毀，驗(yàn)證了系統(tǒng)的綜合作戰(zhàn)能力。圖 14 為高能激光系統(tǒng)機(jī)動(dòng)型演示樣機(jī)（HEL MD）。

（2）提升陸基短程防空能力

無(wú)人機(jī)和遠(yuǎn)程火箭彈等在局部戰(zhàn)爭(zhēng)和地區(qū)沖突中被大規(guī)模應(yīng)用于戰(zhàn)場(chǎng)，而早期的“ 愛國(guó)者”和“ 毒刺”防空導(dǎo)彈攔截效果并不理想，且成本太高。新威脅促使美陸軍重新審視其防空體系，致 力于采取多種舉措提升其短程防空能力。陸基激 光武器能夠滿足美陸軍應(yīng)對(duì)火箭彈、火炮、迫擊炮 以及無(wú)人機(jī)威脅的要求，且單發(fā)成本大大低于傳 統(tǒng)武器，無(wú)發(fā)射次數(shù)限制，使其非常適合對(duì)抗成本動(dòng)輒幾百，甚至幾千美元的小型無(wú)人機(jī)、簡(jiǎn)易火箭彈和炮彈等。美國(guó)研制的300kW激光戰(zhàn)車，使用了“ 型擴(kuò)展機(jī)動(dòng)戰(zhàn)術(shù)卡車”底盤，不僅能夠攔截?zé)o人機(jī)，還能攔截巡航導(dǎo)彈，該系統(tǒng)將在2022年8月份展開測(cè)試。

高能激光系統(tǒng)機(jī)動(dòng)型演示樣機(jī)（HELMD）成為美國(guó)陸軍研制和演示的首個(gè)用于反火箭彈、炮彈和迫擊炮彈的機(jī)動(dòng)型高能激光器系統(tǒng)，早期研究采用了10kW級(jí)的激光武器。此后，在10kW激光武器的研究基礎(chǔ)上，持續(xù)縮小激光器體積，逐步提升功率至100～120kW量級(jí)，逐漸升級(jí)電力系統(tǒng)，在增強(qiáng)射擊威力與延長(zhǎng)射擊時(shí)間的同時(shí)，克服霧、風(fēng)、雨等不利天氣條件的影響，實(shí)現(xiàn)機(jī)動(dòng)短程防空能力。

3.4 美國(guó)導(dǎo)彈防御局激光武器發(fā)展現(xiàn)狀

美國(guó)導(dǎo)彈防御局多年來(lái)一直在積極擴(kuò)大彈道導(dǎo)彈防御領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)，但在彈道導(dǎo)彈助推段一直缺 乏有效的攔截手段。盡管曾經(jīng)考慮過(guò)使用天基激光武器實(shí)現(xiàn)反導(dǎo)防御作戰(zhàn)的目標(biāo)，但由于相關(guān)技術(shù) 與成本耗費(fèi)等方面的問(wèn)題導(dǎo)致部署遙遙無(wú)期，使得 導(dǎo)彈防御局開始逐步調(diào)整技術(shù)路線。起初由天基 平臺(tái)轉(zhuǎn)向“大飛機(jī)平臺(tái)加化學(xué)激光器”，由于ABL和ATL為代表的機(jī)載激光武器項(xiàng)目并沒有獲得理想的作戰(zhàn)效果，因而再次調(diào)整路線，目前逐漸調(diào)整為“無(wú)人機(jī)平臺(tái)加固體激光器”。圖15為無(wú)人機(jī)載激光武器模型圖。

以低功率激光器演示樣機(jī)（LPLD）項(xiàng)目為代表，開展將100kW量級(jí)以內(nèi)的激光束遠(yuǎn)距離長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定瞄準(zhǔn)并駐留于目標(biāo)的技術(shù)研究，并將其作為助推階段攔截導(dǎo)彈威脅的最佳解決方案。

4美國(guó)高能激光武器趨勢(shì)展望

激光武器將成為大國(guó)戰(zhàn)略制衡，改變戰(zhàn)爭(zhēng)樣式的重要手段，目前已呈現(xiàn)快速發(fā)展態(tài)勢(shì)，逐步邁向?qū)崙?zhàn)化，為未來(lái)作戰(zhàn)人員提供新的作戰(zhàn)能力。美軍未來(lái)將把數(shù)十千瓦量級(jí)的激光武器用于移動(dòng)平臺(tái)的末端防護(hù)，將上百千瓦量級(jí)的激光武器用作重要目標(biāo)的區(qū)域防御或者要地防空。

目前激光器的水平?jīng)Q定了激光武器的水平，未來(lái)多種技術(shù)體制并行發(fā)展將成為常態(tài)，以堿金屬激光器為代表的新技術(shù)體制也將不斷涌現(xiàn)，未來(lái)實(shí)現(xiàn)兆瓦量級(jí)激光器仍然挑戰(zhàn)巨大。綜合美軍高能激光 武器發(fā)展歷程可以看出，大多數(shù)激光武器研究計(jì)劃均因?yàn)椴荒軡M足作戰(zhàn)需求而下馬，主要影響作戰(zhàn)應(yīng)用的因素包括作戰(zhàn)距離（到達(dá)目標(biāo)的激光功率密度 與傳輸距離的平方成反比）、戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境（大氣、云、雨、霧，煙塵等）和響應(yīng)時(shí)間（從接收指令到發(fā)射激光）等，因此未來(lái)美軍將在這些因素中尋求最佳的解決 途徑和技術(shù)方法。

未來(lái)隨著激光武器實(shí)戰(zhàn)化進(jìn)程加快，美軍不會(huì)將激光武器視為單一的平臺(tái)武器系統(tǒng)，而將會(huì)融入聯(lián)合多域的作戰(zhàn)體系中，與火力系統(tǒng)協(xié)同作戰(zhàn)，互聯(lián)互通，以應(yīng)對(duì)不同類型的威脅。未來(lái)有可能在新一輪軍事變革和科技革命的推動(dòng)下，與人工智能技術(shù)相結(jié)合，催生出激光武器智能化作戰(zhàn)模式。

作者：丁宇，姜峰等