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详解美国海军所钟爱的固态激光武器

  达信公司2008 年12 月3 日宣布与DARPA 签订了一份其他交易协议(OTA),根据协议,美国政府将资助该公司2100 万美元用来设计、制造和测试150 kW激光武器系统(LWS)的一个单元元件模块,并开发150 kW LWS 的关键设计。

  此项目得到达信系统公司高级方案中心的支持,并将在该中心“薄Z 字形”陶瓷固体激光器专利技术和此前一项公司资助的概念设计的基础上进行开发。DARPA 对LWS 的重量、体积、光束质量和运行时间等提出了苛刻要求,以便将其安装在高能液体激光器区域防御系统(HELLADS)计划的武器平台上。

  联合高功率固体激光器(JHPSSL)项目是美国多军种联合资助的研发项目,除国防部外,美国陆军、空军和海军均参加了该项目。JHPSSL 系统用于促进固体激光器技术在军事上的应用,包括提供军队防护和基于空中、水上和地面平台上完成精确打击任务。参加此项目最初包括利弗莫尔实验室、诺·格公司和雷声公司3 家单位,在第二阶段只有诺·格公司胜出。诺·格公司以其激光链(LC)技术在此项目中获得巨大成功。在第三阶段达信公司另辟蹊径,成功加入角逐,但其研究进展目前还没有公开报道。

  诺·格公司的设计采用了主控振荡器-功率放大器(MOPA)结构,如图8 所示。它采用单个主振荡器抽运并联的功率放大器,每个功率放大器链路包括串联4 个二极管抽运的Z 字形Nd:YAG 板条,能产生12.5 kW 平均功率。对Z 字形板条来说,由于在激光介质中心面上的热分布是对称的,所以激光介质表面的平均热应力为零;同时由于激光在介质中走的是Z字形光路,所以在波阵面上每一点所经受的温度梯度都相同。从放大器输出的光束在输出口呈贴瓷砖状分布,由自适应光学调整其波前以获得高功率。定标放大通过添加平行的放大器链实现。诺·格公司的JHPSSL 激光器由8 条激光链组成,其中每条激光链包含有4 个激光模块。每条激光链相当于是小型的功率为15 kW 的固体激光器,8 条激光链组成的系统功率可达100 kW。这种可升级方法可增加尽可能多的激光链以获得更高功率。诺·格公司的激光链实物照片如图9 所示。

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