激光武器的工作原理

这种工业切割机使用激光来完成工作。

迪克·卢里亚/光碟/华盖创意

最基本的是，a激光是一个光源。为了理解它是如何成为一种武器的，想想它与你每天周围的光源有什么不同是很有帮助的。从普通的白炽灯开始灯泡．灯泡向四面八方发出光波。这些波浪，就像水中的波浪一样高峰和水槽，即高点和低点。如果你能看到白炽灯泡发出的每一个光波，你就会同时看到许多波峰和波谷经过你。也有很多频率，或灯泡发出的光的颜色，它们结合在一起就产生了看起来像白光的东西。

现在，想想手电筒。手电筒的光束比裸灯泡的光束更聚焦。它的大部分光线都是朝一个方向传播的，这取决于你把手电筒指向哪里。仍然有许多光的频率组合在一起产生白光，不同光波的波峰和波谷在不同的时间经过。

激光的聚焦比手电筒还强。它只产生一种波长或颜色的光。光波的波峰和波谷也是如此同步的峰到峰，谷到谷。这意味着不同的波不会相互干扰。这种光只能朝一个方向传播。光束可以被紧密聚焦，并在很远的距离内保持如此。激光可以产生巨大功率的光(比普通灯泡强1000到100万倍)。不同类型的激光器可以产生不同波长的光，从红外波段到可见光波段再到紫外线波段。

光基本上是运动的能量。激光产生的能量非常强，可以传播很长的距离。这就是为什么激光可以成为武器，而白炽灯泡的光通常不能。

为了做到这一点，激光必须以非传统的方式产生光。“激光”代表光通过受激辐射而放大．换句话说，激光通过刺激释放光子，或轻粒子。激光器需要四个基本部分来做到这一点:

激光过程就是储存和释放能量。一个能量源向激光介质注入能量。的能量兴奋移动到更高能级的电子。当电子弛豫时，它们就发射光子．光子在镜子之间来回移动，在移动的过程中刺激其他电子。这就产生了强大的聚焦光。

接下来，我们将开始研究一些用于军事的激光器。

自由电子激光器的图解。一束电子通过一个波动器——一组南北两极交替的磁铁。振荡器中的磁场迫使每一束电子来回振荡，使它们发出类似激光的光束。

图片由弗拉维奥·罗伯斯/创意服务办公室提供，劳伦斯伯克利国家实验室

有许多不同类型的激光：

目前有几种激光被用于军事目的。一个正在被研究和开发的是自由电子激光（自由电子激光）。20世纪70年代，斯坦福大学物理学家约翰·马迪发明了自由电子激光并获得专利，该激光由一个电子注入器、一个粒子加速器和一个磁传感器组成波纹机或蠕动的东西．它是这样工作的:

FELs用于产生高能红外光和同步加速器x射线用于研究。自由激光激光器也是国防部战略防御计划(里根总统的“星球大战”计划)的兴趣所在。最近，美国海军研究生院获得了Madey在斯坦福大学开发的原始FEL，用于军事研究。

1977年，美国空军开发了化学oxygen-iodine激光(线圈)。线圈的能量来源是化学反应，激光介质是分子碘。下面是它的工作原理:原子，热量和副产品，包括水蒸汽和氯化钾。

线圈激光器用于空军这是机载激光，我们将在下一节讨论。

空军的机载激光器是一种装有化学激光器的飞机。它的设计目的是在飞行初期击落导弹。

照片礼貌科特兰空军基地/ 美国空军

在海湾战争中，萨达姆·侯赛因的军队向以色列和美国在中东的基地发射了飞毛腿导弹。的爱国者导弹部署防御系统是为了保护美国的利益。爱国者导弹可以在向下的路径上摧毁来袭的导弹，但如果你能更早地抓住它并在它提高阶段(靠近源头的向上路径)?这就是美国空军的机载激光ABL是由波音公司、诺斯鲁普·格鲁曼公司和洛克希德·马丁公司共同研发的。

ABL安装在改装的波音747巨型喷气式飞机上。它由四部分组成激光，用于定位、跟踪和摧毁导弹的先进自适应光学、传感器和计算机。它是这样工作的:

所有的操作都由计算机来协调。

美国空军目前正在测试ABL，并表示其射程在数百公里左右。当ABL完全投入使用时，需要六名工作人员，他们将戴上特殊的护目镜，以保护眼睛不受空气中水滴的反射。

与为ABL开发的高能激光器类似的高能激光器正在为陆地和海上使用而设计和开发。这些激光器将安装在卡车或舰载上，能够击落来袭的导弹、炮弹和可能的敌机。

主动否认系统将毫米无线电频率对准目标并引起强烈的烧灼感。

照片礼貌美国能源部 国防

现在我们知道这种能量激光是用来击落导弹的，但它们也有非致命用途吗?是的。事实上，一个这样的系统已经经过测试，很快就会投入使用。它被称为主动拒止系统(广告)。ADS不是激光，而是卡车上安装的高能射频发生器和定向天线。里面的发电机能产生95 GHz的频率毫米波．(毫米波的波长为1 ~ 10毫米，频率为30 ~ 300ghz。)定向天线聚焦毫米波，并允许操作者指向波束。毫米光束能穿透任何人的皮肤，深度可达64分之1英寸，相当于三张纸的厚度。就像一个微波炉，光束的能量被加热水分子在皮肤组织中产生强烈的灼烧感。光束不会造成永久性伤害，因为它不会穿透很远，当一个人离开光束时，这种感觉就消失了军事痛束如何发挥作用).

假设你可以暂时击晕或分散对手的注意力。的空军已经开发出了一种可以做到这一点的设备——人员停止和刺激反应（PHaSR）。PHaSR包含两个低功率二极管激光器，一个可见光激光器和一个红外激光器。它大约有步枪那么大，可以由个人发射。激光光暂时分散或“眼花缭乱”目标人而不使他失明。

美国国防部还在开发其他光学分散装置，可能会暂时损害目标的视力。

你不必是一个科幻迷就想知道市场上是否有针对平民的个人激光武器。也许是像你在科幻剧中看到的那样？普通人可以购买或建造一个吗？一家名为“信息无限”的公司为一种激光枪做广告。在签署危险设备宣誓书并购买计划后，您可以购买硬件并组装自己的激光枪。

人员停止和刺激响应(PHaSR)是一种步枪大小的激光武器系统，使用两种非致命激光波长来威慑敌人。

照片由Kirtland AFB提供美国空军

信息无限公司的激光枪是一种固态激光器，使用闪光灯作为能量底火，钕玻璃棒作为激光介质。它的工作原理很像《激光工作原理》中描述的红宝石激光。它需要12伏的直流电源，来自于AA电池．它发射波长为1.06微米的红外光，以短3焦耳脉冲为总能量500焦耳。光束用一个准直透镜，它使梁变直，并使它们平行。它被归类为危险的IV级激光，该公司声称它能够在大多数材料上烧洞(红外激光可以做到这些)。所以你可能不想在九岁生日的时候买一个。

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