Мощные волоконные лазеры военного назначения
Как показывает мировой опыт использования мощных волоконных лазеров, их наилучшее применение нашлось в военной сфере, а именно для защиты специальных объектов от ракет малой дальности, артиллерийских снарядов, беспилотников или небольших морских судов.
Когда министерство обороны США начало рассматривать применение лазеров в качестве оружия, академия наук США имела большие сомнения, смогут ли волоконные лазеры обеспечить необходимую мощность и качество лазерного пучка. Однако уже в 2009 году был продемонстрирован лазер с диодной накачкой мощностью 100 кВт. Лазер смог генерировать непрерывное излучение в течение 5 минут! Развитие волоконных лазеров шло гигантскими темпами, но сравнительно небольшая выходная мощность излучения все еще серьезно сдерживала применение лазеров в военной сфере.
Разработчики лазеров долго думали над решением задачи повышения мощности и пришли к необходимости мультиплексирования излучения от нескольких лазеров в один пучок. Самый простой путь – это некогерентное сложение. Филипп Спрэнгл и его коллеги из Лаборатории военно-морских исследований США протестировали систему, объединив лучи четырех волоконных лазеров. Система смогла поразить цель, находящуюся на расстоянии 3,2 км.
Вдохновленные полученными результатами, компания IPG создала подобную систему, использующую комбинацию из 12 систем, подобных разработке Филиппа Спрэнгла и его коллег. Им удалось передать мощность свыше 100 кВт на расстояние более 5 км. Эта система была установлена на эсминце ВМС США и успешно протестирована в Персидском заливе. Система, названная Navy LaWS, смогла поразить тестовую воздушную (в виде беспилотника) и надводную (в виде небольшой лодки) цели. Испытания показали, что для дальнейшего увеличения мощности необходимо модернизировать систему охлаждения лазера, а также необходимо провести исследования на тему, как уменьшить влияние турбулентности атмосферы, приводящей к существенному расширения лазерного луча. Но представители военного ведомства требовали большей мощности и дальность действия гораздо выше 5 км!
Дальнейшая эволюция лазерного оружия привела к появлению альтернативного метода сложения лучей от нескольких лазеров – когерентное сложение. Суть этого метода заключается в согласовании фаз лучей от отдельных волоконных лазеров, что приводит к их интерференции. Это аналогично радару с фазированной антенной решеткой, который согласовывает фазы радиоволн, излучаемых отдельными антеннами, работающими на одной частоте, для создания мощного управляемого луча.
Однако синхронизация фаз на оптических длинах волн намного сложнее, потому что длины волн в тысячи раз меньше и должны быть согласованы с гораздо большей точностью. До сих пор экспериментальные результаты остаются скромными, но изучаются новые подходы, такие как когерентное объединение пар поляризованных лучей, создание нового луча, который, в свою очередь, может быть объединен с другими комбинированными поляризованными лучами для получения еще более высоких мощностей.
Тем не менее, в настоящее время, самым успешным подходом к реализации лазерного оружия является комбинация многоспектральных систем, то есть использование волоконных лазеров разных спектральных диапазонов. По сути, это военная аналогия спектрального уплотнения сигнала в системах передачи информации, таких как CWDM или DWDM. В нем используется множество отдельных одномодовых волоконных лазеров с близким значением длин волн, которые можно эффективно мультиплексировать. Компания Lockheed продемонстрировала этот подход, создав 96 волоконных лазеров, легированных иттербием, каждый из которых излучал на разных длинах волн в иттербиевом диапазоне. С учетом оптических потерь общая оптическая мощность системы составила 30 кВт.
В 2017 году компания Lockheed осуществила поставку Командованию систем космической и противоракетной обороны сухопутных войск в Хантсвилле 60кВт версию лазерной системы. В 2018 году Lockheed получила контракт от ВМС США на создание волоконных лазеров с комбинацией спектральных лучей мощностью 60–150 кВт — один для испытаний в море, другой для использования на суше. А Агентство противоракетной обороны Министерства обороны США заявляет, что комбинация спектральных лучей волоконных лазеров может позволить перейти в предполагаемом будущем к поколению лазерного оружия мощностью 300 кВт.
Специалисты компании Лазерные компоненты внимательно следят за развитием волоконных лазеров и рады предложить своим клиентам высокомощные волоконные лазеры одного из ведущих производителей Китая. Мощность одного модуля составляет 3 кВт. Такие лазеры позволяют создать систему с выходной оптической мощностью до 12 кВт, объединяя 4 таких модуля. За подробной информацией обращайтесь к специалистам нашей компании.
- Режим работы: непрерывный
- Центральная длина волны: 1080нм±1нм
- Средняя выходная мощность: 3000Вт
- Качество пучка M2: ≤ 1.3
- Числовая апертура оптического волокна NA: 0.065±0.005
- Диаметр сердцевины одномодового волокна: 20мкм
- Время реагирования: ≤ 1с
- Нестабильность выходной мощности: ≤ 5%
- Длина волны целеуказателя: 635нм
- Мощность целеуказателя: ＞ 0.3мВт