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以色列激光武器光纤合成技术简析

 h2reg 2021-03-13

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以色列激光武器光纤合成技术简析

来源:军鹰资讯

2020年以来,以色列军方、警方都在积极研发新型车载激光武器系统。以色列国防军现役的以导弹反导弹“4层导弹盾牌”,尽管其技术运用先进,但造价昂贵、不易操作、先天存在性能短板与缺板,尤其在作战和后勤方面表现更为突出,因此,以色列军方对运用激光技术、特别是柔性固体激光技术——光纤激光器合束技术——表现出很大兴趣。


以色列激光武器装备研发历程简述


以色列与美国合作,从20世纪90年代初就研制成功了“鹦鹉螺”氟化氘化学激光武器试验系统,但因体积大、化学燃料有毒、保障困难而被取消;2006年,以色列与美国诺格公司,合作开发了“天空卫士”氧碘化学激光武器试验系统;2008年,以色列又研制出世界首型使用固体激光器的反炮兵弹药激光武器系统。但是,无论是化学、还是硬固态激光武器,都存在着体积大、散热困难、保障难度大等问题。因此,以色列由开始了新的激光器探索。以色列拉斐尔先进防务系统有限公司,于2009年开始了以柔性固体——光纤激光技术为基础的反炮兵弹药系统的研发工作,并在2014年新加坡航展上公布了一种名为“铁束”的高能激光武器样机,该系统使用2个千瓦级的光纤激光器,分别安装在两个车辆上进行发射,然后在目标的瞄准点上进行光束叠加。


以色列“铁束”激光武器射击目标示意图


“铁束”系统最大有效射程为7公里,可有效解决“铁穹”系统面临的两大问题:第一个是成本效率低、无力应对密集攻击;第二个是实施一次拦截的成本大约要10万至15万美元。由于“铁束”系统每次发射成本仅需2000美元,因此,可以同时解决上述2个问题。


“铁束”的关键技术之一是诸多小激光器集成


小激光器的获得目前有两大类型:一是光纤激光器或激光腔,二是半导体激光器。目前,主要有4种集成方法:一是多个单管的小半导体激光器集成;二是光纤巴条,即把诸多小光纤激光器发射腔并列集成为线阵;三是面阵,即把诸多“巴条”在横向上集成为一个平面;四是叠阵,即把诸多“面阵”在纵向上集成为叠阵。这样,诸多小激光器或小激光腔发射的弱激光就能合成发出一束强激光。实际上,就是从点到线、从线到面、从面到阵,很多道的小激光就能整合为一道强激光。


“铁束”的关键技术之二是诸多小光束的合束


所谓合束,就是把很多个小激光器发射的弱激光束合成一道强激光束,其能量更大、功率更强,以便有效杀伤目标。


半导体或光纤激光器是高功率激光系统的理想光源。基于激光武器及工业应用需求,必须采用多道小光束合成一道大光束的方法以提高总功率需求,主要包括非相干合束和相干合束两种方式。典型的非相干合束是通过控制光束,在远场(更远的距离上)高度重合、交叠实现(简称“空间合束”),美国和德国有些激光武器系统就基于此原理构建。另一种非相干合束是光谱合束,也就是将不同波长的多路激光,精确调整合束来实现。相干合束是将N束窄线宽光源(单频光源最佳)进行相干叠加,可将相干合束分为近场相干和远场相干两类,由于其技术运用复杂,美欧以色列等国目前已经不再运用此方法进行合束。 


“铁束”系统发出的强激光,应该是采用了诸多小光纤激光器集成为叠阵,同时用2道空间合束的强激光束照射目标,以达到杀伤目标的战术作战目的。

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“铁束”激光武器分别从2个平台发出2道强激光(每道激光都经过合束),同时叠加照射目标,从上升段拦截来袭目标的示意图

“铁束”激光武器的战略意义与作用


弥补传统防空反导兵器的短板与缺板,以高效对抗齐射、群袭。2019年9月14日,沙特油田被齐射的无人机和巡航导弹群袭;2014年以来,在加沙不断发生冲突中,以色列遭到大量火箭弹袭击。这些都已经表明,沙特、以色列的对手,已经能够利用“爱国者-3”“铁穹”防空导弹系统的先天技术弱点,通过无人机、巡航导弹、火箭弹等廉价兵器实施饱和式空袭。在“铁穹”防空导弹难以全面完成拦截任务时,“铁束”以其紧凑高效、作战使用成本低廉、易于保障的强激光效应,一举扭转了在战术上难拦截、在战略上被动挨打的双重局面。综合运用激光反导与导弹反导装备手段,优势互补。在坏天气、需要飞行拐弯时,交给导弹来拦截;在较好气象、需要视距内直接射击时,交给激光打,也就是说,以先进激光武器弥补现役防空导弹诸多性能的不足。

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以色列“铁束”激光武器拦截无人机目标示意图


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