出品：科普中國

作者：岳江鋒

策劃：宋雅娟

監(jiān)制：光明網(wǎng)科普事業(yè)部

五顏六色的激光（圖片來自網(wǎng)絡）

從古代開始，人們就幻想著用光束作武器。光束每秒鐘走30萬千米，是當之無愧的宇宙第一速度。古代有關戰(zhàn)爭的典故中，就曾經(jīng)記載以光為子彈，用鏡子極快地掃射目標，達到出奇制勝的作戰(zhàn)效果。直到20世紀60年代發(fā)明了激光器之后，人們長久以來的夢想才得以近乎完美地實現(xiàn)。

激光助推了人類以光為武的夢想

相傳公元前3世紀，古希臘著名學者阿基米德，就采用過光武器大戰(zhàn)羅馬船隊。他讓士兵分別手執(zhí)鏡子，把太陽光一起反射到羅馬船隊，聚集起來的太陽光把羅馬的軍艦點燃，結果羅馬軍隊被打敗了。不過，這樣的故事僅僅是傳說。從實際來看，用鏡子（一般是凹面鏡）聚集起來的太陽光可以把火柴或者小紙片點燃的，但要把遠處的軍艦點燃，那就有點夸張了。

假如要把1千米遠的目標點燃火，聚集太陽光的鏡子的口徑就要達半千米。這么大口徑的光學反射鏡，不用說在古代，就是在生產(chǎn)技術比較發(fā)達的今天制造起來也困難。就算能造出來，在戰(zhàn)場上立刻安裝也十分費勁。在自然中，太陽光算是亮度最高的，所有其他各種人造光源的亮度都比太陽光低。用太陽光尚且做不成武器，用人造光源就更不行了。所以，盡管美麗的傳說有許多，就是沒有哪個古代國家真正研制出有效的光武器。

1960年5月15日，美國科學家梅曼宣布獲得了波長為0.6943微米的激光，這是人類的第一束激光，梅曼因而也成為世界上第一個將激光引入實用領域的科學家。據(jù)測算，激光的亮度比太陽光還高億萬倍，利用這種新光源，使得光武器夢想成真。當激光器還在搖籃里的時候，美國三軍就開始大談特談激光武器。在軍隊中，幾乎所有人都支持激光武器的研制，都在談論激光。在他們的心目中，激光是自原子彈爆炸以來最大的新聞，是原子彈之后在武器領域中最大的突破。

激光究竟是怎么產(chǎn)生的？

激光是20世紀以來繼核能、電腦、半導體之后，人類的又一重大發(fā)明。被譽為最快的刀、最準的尺、最亮的光。英文名Laser是Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation的首字母簡寫，意思是輻射的受激發(fā)射光放大。激光的理論基礎起源于物理學家愛因斯坦，1917年愛因斯坦提出了一套全新的技術理論光與物質(zhì)相互作用。

在組成物質(zhì)的原子中，有不同數(shù)量的電子分布在不同的能級上，電子吸收能量后先從低能級躍遷到高能級，然后又從高能級回落到低能級，同時釋放出能量，并以光子的形式放出。這種被激發(fā)出來的光子束就是激光，其中的光子光學特性高度一致。這使得激光比起普通光源，激光的單色性好，亮度高，方向性好。從激光產(chǎn)生的機理看，它仍然離不開電磁原理，因此屬于電磁波。

激光是有顏色的，激光的顏色取決于其波長，而波長取決于發(fā)出激光的活性物質(zhì)，即被刺激后能產(chǎn)生激光的材料。如，激發(fā)紅寶石可產(chǎn)生深玫瑰色的激光束，它主要應用于醫(yī)學領域，比如用于皮膚病的治療和外科手術。惰性氣體氬氣產(chǎn)生的激光束為藍綠色，它在顯微眼科手術中是不可缺少的。半導體產(chǎn)生的激光能發(fā)出紅外光，因此我們的眼睛看不見，但它的能量恰好能解讀激光唱片，并能用于光纖通訊。但有的激光器可調(diào)節(jié)輸出激光的波長。

原子從某一能級吸收或釋放能量變成另一能級，即原子躍遷（圖片來自網(wǎng)絡）

激光武器都有哪些類型？

如今激光武器已有40多年的發(fā)展歷史，其關鍵技術也已取得實質(zhì)性突破，美國、俄羅斯、法國、以色列等國均成功進行了各種激光打靶試驗。從運載平臺看，激光有陸基、海基和空基等多種部署類型。而從激光發(fā)生器的技術體制看，目前可實戰(zhàn)應用的激光武器主要包括化學激光和固體激光。其中化學激光可方便實現(xiàn)大功率兆瓦級輸出，進行硬毀傷或遠距離干擾，但體積龐大且存在排放污染的問題，只能部署于較大的作戰(zhàn)平臺，如戰(zhàn)略運輸機等。固體激光器體積緊湊、重量輕，但目前輸出功率較低，更適合對體積重量要求較為苛刻的車載平臺等使用。

美軍機載激光器（ABL）系統(tǒng)（圖片來自網(wǎng)絡）

美軍先進戰(zhàn)術激光（ATL）系統(tǒng)成功命中地面目標（圖片來自網(wǎng)絡）

化學激光器是目前效率最高、技術最成熟的激光器。美軍研制的反導型機載激光器（ABL）和用于對戰(zhàn)術目標實施精準打擊的先進戰(zhàn)術激光（ATL）系統(tǒng)都采用了氧碘化學激光器。然而，化學激光器實戰(zhàn)部署存在困難，主要難題包括：結構復雜龐大、重量大，戰(zhàn)術作戰(zhàn)飛機無法搭載，化學染料易燃、劇毒、有腐蝕性，使用維護繁瑣且費用昂貴。

美軍新研制的車載激光武器系統(tǒng)（圖片來自網(wǎng)絡）

固體激光器具有全電能驅(qū)動的特性，這一特點使其具有結構緊湊、效費比高且可以多制式輸出等優(yōu)點。由于固體增益介質(zhì)內(nèi)部產(chǎn)生的熱量只能由表面耗散，使得增益介質(zhì)在高功率泵浦時產(chǎn)生較大的溫度梯度，導致熱應力和熱畸變，從而導致熱損傷和光束質(zhì)量退化等問題。