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軍工航天新聞
光纖激光器武器受青睞 稀土元素或成為未來戰(zhàn)場上的主角
星之球激光 來源:和訊網(wǎng)2015-06-04 我要評論(0 )
位于高新區(qū)內(nèi)的遼寧激光產(chǎn)業(yè)園,以其建設(shè)的“激光速度”和以激光技術(shù)為引領(lǐng)的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè),驅(qū)動著鞍山老工業(yè)基地追趕世界前沿科技。
“加大基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)步伐,為項目落地創(chuàng)造條件;加大招商引資力度,引進一批大項目好項目;加大企業(yè)融資力度,確保項目上馬快、見效快;加大項目落地情況考核力度,全力推進重點項目落地、投產(chǎn)。”2日,在高新區(qū)推進重點項目建設(shè)會議上,高新區(qū)黨工委第一書記、管委會主任賈清瑞擲地有聲,對項目建設(shè)提出新的要求。
位于高新區(qū)內(nèi)的遼寧激光產(chǎn)業(yè)園,以其建設(shè)的“激光速度”和以激光技術(shù)為引領(lǐng)的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè),驅(qū)動著鞍山老工業(yè)基地追趕世界前沿科技。目前,激光產(chǎn)業(yè)園的建設(shè)和發(fā)展取得了豐碩成果,產(chǎn)業(yè)園區(qū)總體規(guī)劃布局完成,基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)全面實施,項目引進成果顯著,入園企業(yè)達到215戶,激光產(chǎn)業(yè)已在鞍山實現(xiàn)高起點起步。高新區(qū)緊緊圍繞激光產(chǎn)業(yè)園建設(shè),全面致力于科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級,引進了弘信鞍山云創(chuàng)業(yè)工場、央視激光主題公園、光電材料園及園區(qū)配套服務(wù)中心等項目,全區(qū)有“10億級”重大項目14項,總投資270億元。
在激光產(chǎn)業(yè)園A3地塊的弘信鞍山云創(chuàng)業(yè)工場項目,預計投資30億元,目前正在進行項目總體方案設(shè)計。據(jù)介紹,廈門弘信創(chuàng)業(yè)工場是目前中國最成功的創(chuàng)業(yè)工場之一,已在金融租賃、現(xiàn)代物流、電子信息等行業(yè)成功孵化出多家全國行業(yè)領(lǐng)先的企業(yè)。“云創(chuàng)業(yè)”將改變傳統(tǒng)的單打獨斗創(chuàng)業(yè)模式,取而代之的是分工合作、強強聯(lián)手的團隊作業(yè)模式。該項目的引進,將基于整合廈門弘信創(chuàng)業(yè)工場“云創(chuàng)業(yè)”模式及現(xiàn)有合作企業(yè)的資源基礎(chǔ),圍繞激光產(chǎn)業(yè)園智能終端產(chǎn)業(yè),引進手機玻璃蓋板、柔性電路板、數(shù)字信號處理器、觸摸屏等相關(guān)企業(yè),重點發(fā)展軍工電子產(chǎn)品和元器件及軟件的開發(fā)、制造、銷售等一系列供應鏈服務(wù),最終打造全國最具影響力的智能終端配件和軍工電子產(chǎn)業(yè)園。經(jīng)過三年的建設(shè),將建成60萬平方米的廠房及配套設(shè)施,引進入駐企業(yè)150家以上,實現(xiàn)銷售收入150億元以上。
在千山東路萬水河七號橋南側(cè),總用地97公頃、總投資30億元的央視激光動漫主題公園項目即將破土動工。這里將打造一個以兒童游樂為主導,集文化、居住和動漫制作為一體的大型綜合體。其中,央視激光動漫科技產(chǎn)業(yè)園作為主打項目,已經(jīng)在進行園區(qū)的形態(tài)設(shè)計、投資規(guī)劃等準備工作。項目依托央視少兒頻道的優(yōu)勢地位,打造獨具產(chǎn)業(yè)特色的軟件工業(yè)園區(qū)。該園區(qū)由創(chuàng)意研發(fā)平臺、資源整合平臺、推廣交易三個基礎(chǔ)性平臺組成。園區(qū)與政府、科研機構(gòu)、各高校合作共建動漫產(chǎn)學研基地、游戲研發(fā)公共服務(wù)平臺等創(chuàng)意平臺,為企業(yè)加強技術(shù)交流、提升研發(fā)速度、促進產(chǎn)業(yè)升級提供有力保障;還將整合政策、融資、人才資源等,為入園企業(yè)提供完善的服務(wù);通過建立專業(yè)的門戶網(wǎng)站、舉辦動漫游戲嘉年華等活動,為動漫企業(yè)構(gòu)建一個多元化的宣傳推廣和交易平臺。該項目的建設(shè)對平衡激光產(chǎn)業(yè)園的產(chǎn)業(yè)布局、調(diào)整我市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、形成新的經(jīng)濟增長點起到積極的推動作用。
高新區(qū)在“招大引強、做大集群”招商思路的牽引下,不斷突破創(chuàng)新,圍繞“互聯(lián)網(wǎng)+”和“創(chuàng)業(yè)中國”行動,突出創(chuàng)新和服務(wù)兩大主題,打造產(chǎn)業(yè)特征明晰、產(chǎn)業(yè)鏈條完整、骨干企業(yè)突出、產(chǎn)業(yè)規(guī)模巨大的光電子產(chǎn)業(yè)集群。光電材料產(chǎn)業(yè)園及園區(qū)配套服務(wù)中心是高新區(qū)的自建項目之一。光電材料園將建設(shè)9棟標準廠房與綜合服務(wù)樓,完成后可引進激光元器件研發(fā)制造、光學鏡片與鍍膜等企業(yè)入駐園區(qū)。園區(qū)配套服務(wù)中心將建設(shè)11棟標準廠房與綜合服務(wù)樓,用于建設(shè)高標準表面處理、印制電路板平臺、注塑、模具等基礎(chǔ)生產(chǎn)性配套產(chǎn)業(yè),形成大企業(yè)入駐園區(qū)的配套環(huán)境,實現(xiàn)基礎(chǔ)配套不出區(qū)、電鍍配套不出市。高新區(qū)將投資50億元建設(shè)激光產(chǎn)業(yè)園三期工業(yè)地產(chǎn)項目,建成后將引進200戶企業(yè),預計實現(xiàn)年產(chǎn)值200億元?! ∫患軣o人機靜靜地飛過美國新墨西哥州的不毛之地,直到它突然失去控制,墜毀在地。然后,一臺狙擊炮從發(fā)射臺升起,并開始瞄準目標。在沙漠地面上,一輛巨型沙色卡車,在發(fā)射看不見的紅外光束,摧毀一個接一個的目標。
這種高能激光移動驗證機(HEL MD)是由航空巨頭芝加哥波音公司為美國軍方研發(fā)的一臺激光武器原型。激光武器是現(xiàn)代電子游戲的主要道具之一,數(shù)十年來,各類射線槍在科幻小說中十分常見。但現(xiàn)在,它們不再是幻想。波音公司研發(fā)的原型只是美國和歐洲近年來研發(fā)的諸多類似武器中的一種,而這在很大程度上得益于相對便宜、便攜和強勁的激光器的發(fā)展。這些激光器能通過光學纖維產(chǎn)生光束。當下的測試表明,激光有足夠的能力克服恐怖組織的威脅。
但開發(fā)者表示,要全面部署此類武器仍存在挑戰(zhàn),從提高武器功率到克服在霧天和多云天氣中使用激光的障礙等。不過,防務(wù)和安全專家正開始更嚴肅地對待激光。在近半個世紀的探索后,美國軍方今天正處于部署相關(guān)定向能武器的風口浪尖。
功率困境
一直以來,激光武器都讓研發(fā)者迷醉,在上世紀八九十年代戰(zhàn)略防御計劃全盛時期尤為如此。激光武器的秘訣在于將能量集中在一個足夠小的點,以便加熱和毀滅目標,而要做到這些,需要一臺能用于戰(zhàn)場的緊湊、便攜設(shè)備。但說遠比做容易,其中一個重要的問題就是空氣。不僅塵埃和自然湍流會使光束分散,激光走過的通路還會引發(fā)“熱暈效應”。當光束以極高的能量傳播時,空氣會吸收激光,加熱空氣,并導致光束擴散。反過來,這種擴散會削弱激光的能量。
針對于此,科學家研發(fā)出了類似天文學家用來觀察恒星的自適應光學技術(shù)。該技術(shù)利用鏡面自動扭曲激光束,以削弱湍流的影響,結(jié)果類似矯正眼睛畸變的眼鏡。隨著光束穿越空氣,它被清理一新,最終能完美且密集地擊中目標。
到2010年,適應光學技術(shù)已經(jīng)能良好地用于機載激光設(shè)備,幫助其摧毀飛行中的彈道導彈。但在那時,尺寸問題等后勤方面的困境還是讓國防部失去了研發(fā)能量武器的熱情。2012年年初,該部門徹底取消了機載激光武器項目。同時,國防部在高能激光方面的投入也被削減,從2007年的9.61億美元到2014年的3.44億美元。
聚光燈下的光纖
經(jīng)費并未消失不見:人們的注意力已經(jīng)轉(zhuǎn)向更經(jīng)濟的光纖激光器。光纖激光器出現(xiàn)于1963年,自上世紀90年代以來,其已經(jīng)發(fā)展為盈余超過預期。盡管其他固體激光器使用剛性桿、晶體平板或磁盤產(chǎn)生光束,但大型光纖激光器要使用能包裹緊湊線圈的薄光學纖維。
這些光纖能從便宜的激光二極管的更明亮版本中收集光能,然后將光能放大,整個電光轉(zhuǎn)換效率能增加30%。這至少能使其他類型的固體及激光器的能效翻倍,接近COIL等化學激光器。而且,光纖本質(zhì)上較長和薄,因此其表面積和體積比例較大,并能很快地散發(fā)余熱,這將有助于延長激光器使用壽命和減少維護工作。
上世紀90年代,光纖激光器開始被用于加強運載互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的海底電纜的光信號。到本世紀初,研究人員開始致力于研發(fā)用于焊接、鉆孔和切割的千瓦特級工業(yè)激光器,而這些設(shè)備也引發(fā)了軍事專家的興趣。激光武器的復興與圖像識別和瞄準系統(tǒng)的發(fā)展密不可分。更好地瞄準,能讓光束更有效地打擊目標的薄弱環(huán)節(jié)。多虧電腦瞄準,HEL MD能全自動控制。
數(shù)字的力量
瞄準和定位技術(shù)可能已經(jīng)整裝待發(fā),但能量仍然成問題。一臺商業(yè)激光器10千瓦特的輸出功率處于激光武器能使用的最低端。而且,使用光纖會限制光束的能量和質(zhì)量,原因之一是光子沖過光纖時會將其迅速加熱,并能引發(fā)毀壞。為避免這些,研究人員正計劃結(jié)合數(shù)臺激光器的輸出功率。
實現(xiàn)這一目標的理想方式可能是“相干合成”,每臺激光器發(fā)出的波能匹配在一起,形成緊密的同步形式。2006年,研究人員又研發(fā)出計算機模型,表明數(shù)個光纖激光器的非相干合成光束打擊目標的有效性與相干合成一樣。無論使用哪個方法,“當你準備穿越空氣湍流遠距離發(fā)射時,最終打擊目標的光束的功率相同”。2009年,研究小組通過實驗證實了這一理論。
在此基礎(chǔ)上,美國海軍研究局開發(fā)出30千瓦特的LaWS。該系統(tǒng)非相干聯(lián)合了6臺商業(yè)光纖激光器,目前安裝于龐塞號,并已在小型船只和遙控飛機方面進行了試驗。
盡管能力目前較弱,但在未來5~10年,光纖激光器武器將在美國軍隊防御領(lǐng)域占據(jù)一席之地。它們可能不會像星球大戰(zhàn)中的那樣宏大,但它們能拯救生命、保衛(wèi)安全。
光纖激光器背后的“主角”
光纖激光器是指用摻稀土元素玻璃光纖作為增益介質(zhì)的激光器,光纖激光器可在光纖放大器的基礎(chǔ)上開發(fā)出來:在泵浦光的作用下光纖內(nèi)極易形成高功率密度,造成激光工作物質(zhì)的激光能級“粒子數(shù)反轉(zhuǎn)”,當適當加入正反饋回路(構(gòu)成諧振腔)便可形成激光振蕩輸出。
稀土離子是目前商用及研究最為廣泛的一類光纖激光器的核心,它決定著對光泵浦的吸收和激射光譜,稀土元素在化學元素周期表中稱為鑭系元素,這一類元素有著相同的外層電子結(jié)構(gòu),從而決定他們有著幾乎共同的光學特性。稀土有工業(yè)“黃金”之稱,由于其具有優(yōu)良的光電磁等物理特性,能與其他材料組成性能各異、品種繁多的新型材料,其最顯著的功能就是大幅度提高其他產(chǎn)品的質(zhì)量和性能。比如大幅度提高用于制造坦克、飛機、導彈的鋼材、鋁合金、鎂合金、鈦合金的戰(zhàn)術(shù)性能。而且,稀土同樣是電子、激光、核工業(yè)、超導等諸多高科技的潤滑劑。稀土科技一旦用于軍事,必然帶來軍事科技的躍升。從一定意義上說,美軍在冷戰(zhàn)后幾次局部戰(zhàn)爭中壓倒性控制,正緣于稀土科技領(lǐng)域的超人一等。
中國是名副其實的世界稀土資源較大的國家之一,已探明的稀土資源量約6588萬噸。中國稀土資源不但儲量豐富,而且還具有礦種和稀土元素齊全、稀土品位及礦點分布合理等優(yōu)勢,為中國稀土工業(yè)的發(fā)展奠定了堅實的基礎(chǔ)。中國政府十分重視稀土資源,不但設(shè)立了專門的法律來保護其得到有效合理的利用,還大力鼓勵稀土行業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新。在去年,國儲局還與中鋁等企業(yè)簽訂了收儲協(xié)議,預示著稀土收儲的正式敲定。作為稀有稀土行業(yè)的翹楚,泛亞有色金屬交易所緊跟國家政策方向,于2014年10月31日上市氧化鏑和氧化鋱兩個稀土品種,不僅有利于實現(xiàn)其價格與價值的統(tǒng)一,還將發(fā)揮為國家戰(zhàn)略收儲提供重要補充的作用,使得我國稀土在全球稀土游戲規(guī)則的制定上,不再處于被動地位。
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