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详解美国海军所钟爱的固态激光武器

  表1给出了美国海军研究局定向能武器2025 年研发远景。海军比较重视的两类激光器光纤激光器自由电子激光器。尤其是光纤激光器,被认为中短期可以实现实用化。美国海军同时关注机载激光武器和舰载激光武器的研制。研发自由电子激光器的基础是坚实的,但是在好几个部门正在研发的激光技术中,它并不是排在第一位。

  二、固体激光武器

  大面积半导体激光器阵列技术的不断发展,极大促进了大功率固体板条激光器面抽运技术的应用。这不仅使抽运光耦合系统简化,更重要的是板条激光器在厚度方向由于对抽运光吸收不均匀(假设抽运光辐照是均匀的)所造成的纵向温度梯度不会形成透镜效应;而在横向方向的不均匀是由于半导体激光阵列表面发光不均匀性引起的,其不均匀度小于10%,由于板条激光器面抽运所产生的横向温度梯度较小,介质热透镜效应也较小,这种抽运方式很适合于作为高功率固体激光器的抽运结构。

  图6 是达信公司(Textron)“薄Z 字形”(ThinZag)高能固体激光器的单板条设计示意图。达信公司“薄Z 字形”高能固体激光器的单板条设计,显示了一块Nd:YAG 陶瓷板条(绿色)如何安置在一对石英窗口之间。右边的顶视图显示的是Z 字形全内反射激光束如何从整个Nd:YAG 板条中提取能量。左图给出的是板条和激光束的平面图。完整的激光模块包括两个这样背对背的板条,使用折射率匹配的冷却液在其间以及板条之间流动。图7 是诺·格公司的“灶神”(Vesta)激光器的一个增益模块的实物照片。4 个这样的串联模块构成一个放大器。放大器并联排列并由一个主振荡器抽运。

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