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激光行业一周焦点:光纤激光器与传统激光器正面PK

  8、未来高能激光器的技术挑战

  在劳伦斯-利弗莫尔国家实验室,固态热容激光器(SSHCL)项目经过几代激光研发的努力,目前性能已经接近100kW,该项目是许多设计将激光器功率用于定向能武器项目之一。所有这些项目都存在许多普遍的技术障碍需要克服,从而使技术方案具有可行性。本文将对高能激光器工艺和技术途径的一般问题进行深入的讨论。虽然SSHCL的设计相对简单,但在完成该特殊系统时仍然有许多技术挑战没有揭示出来。本文将给出这些项目及其技术革新的回顾。SSHCL整个系统设计,技术优势、劣势及最近的实验结果也将一一给出。

  自从激光器出现半个世纪以来,试图以较小的技术革新得到更高的输出功率已经激发了各种技术领域的技术攻关,从脉冲功率二极管激光器到高效高功率二极管激光器,再到透明的陶瓷激光器,特别是高功率高效率激光泵浦源的出现,已经引领了高功率激光系统设计再一次恢复生机,它的效率可以达到两位数。技术改进不仅局限于固态领域,二极管激光器泵浦也应用于气体和液体激光器。二极管激光器不仅用于大体积的固态激光器,而且最高整体效率的一些激光器项目也是通过二极管激光器泵浦制导固态增益介质达到的(即光纤激光器)。

  虽然取得了一些技术进展,但军用高功率固态激光器的发展仍处于萌芽阶段。例如,ABL和MTHEL激光器,已经建议用于空对空和地对空导弹防御、扫雷和排除路边炸弹(IED)。固态激光器的典型工作波长在1μm左右,传播特性和激光目标相互作用动力学仍然不很明了。因此,对于特殊应用,需要多少激光能量仍然未知。已经提出将100kW作为许多推荐应用的阈值功率。但是,基于大气传输模型和激光目标相互作用基准的评估得到的数据和其它波长或者功率级别得到的数据矛盾。利用LLNL的SSHCL已经进行了一些实验,提高了对大气传输和激光目标相互作用的理解。已经进行了扫雷的完整实验,但在目前的功率级别评估世界范围内数量众多的地雷,使用300个排雷器将花费数年时间才能排除所有地雷。最大不确定性区域的实验数据库需要不断扩充。

  详情关注:未来高能激光器的技术挑战

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