電磁輻射（EMR）的一種特例。EMR 的其他示例包括無線電波、X 射線和微波。EMR從其源頭以波浪的形式在空間中傳播，就像水從源頭（可能是扔進(jìn)池塘的石頭）通過池塘傳播一樣。

激光會產(chǎn)生熱量，并可能導(dǎo)致無人機(jī)的外部熔化并損壞無人機(jī)的內(nèi)部布線。標(biāo)準(zhǔn)激光指示器會干擾無人機(jī)的傳感器并發(fā)出明亮的燈光，這可能會使攝像機(jī)失明，從而阻礙操作員的視線，可能導(dǎo)致墜機(jī)。

紅外干擾

無人機(jī)在低空飛行，產(chǎn)生了對傳感器的需求。這就是為什么大多數(shù)無人機(jī)都配備紅外傳感器來幫助它們準(zhǔn)確判斷下方的表面。無人機(jī)依靠此功能實(shí)現(xiàn)自動著陸和避障功能。但是，向下紅外傳感器的功能可能會受到激光指示器的干擾。它們導(dǎo)致無人機(jī)下方表面的圖像模糊。這意味著無人機(jī)無法可靠地感知其路徑中的表面或潛在障礙物，從而導(dǎo)致墜毀。

明亮的燈光

無人機(jī)操作員依靠無人機(jī)的攝像頭來清楚地了解無人機(jī)在飛行時的飛行路徑。如果激光發(fā)射明亮的窄光束使相機(jī)失明，則可以抑制無人機(jī)飛行員的視力。因此，無人機(jī)飛行員通過攝像頭饋送的視野將被打亂。這可能會進(jìn)一步導(dǎo)致飛行員失去對無人機(jī)的控制，導(dǎo)致碰撞或墜毀。

熱損傷

由于光束的直接聚焦，每個激光筆都會攜帶一些熱量，無論是普通激光還是工業(yè)級激光。因此，當(dāng)它與無人機(jī)表面接觸時會產(chǎn)生熱量。

如果熱量積累足夠長的時間，它會熔化無人機(jī)的塑料外殼，從而暴露并損壞其內(nèi)部布線。一些塑料和金屬部件甚至?xí)蓜雍兔撀洹＿@可能會導(dǎo)致行為不穩(wěn)定或迫降。

用激光擊落無人機(jī)違法嗎？

是的。根據(jù)美國聯(lián)邦航空局和各州法律，用激光擊落無人機(jī)是非法的。無人機(jī)被認(rèn)為是飛機(jī)，因此如果您使用激光將無人機(jī)擊落，您可能會被判入獄或罰款。使用激光筆會干擾無人機(jī)飛行員的飛行能力和無人機(jī)的通信系統(tǒng)。這會損害他人的財(cái)產(chǎn)，但也可能導(dǎo)致其他潛在的有害事件，例如迫降在人員或財(cái)產(chǎn)上。以下是一些防御系統(tǒng)。[1]

拉斐爾無人機(jī)圓頂

拉斐爾先進(jìn)防御系統(tǒng)開發(fā)了拉斐爾無人機(jī)圓頂系統(tǒng)。它用于通過識別、跟蹤和擊落可疑無人機(jī)來保護(hù)空域。拉斐爾無人機(jī)圓頂是一種全天候激光指示器，即使快速移動的無人機(jī)也無法躲避。一旦它識別出無人機(jī)，它就會跟隨它的軌跡并發(fā)射激光束。此外，這種激光指示器可以擊落多架無人機(jī)，因?yàn)樗l(fā)射出非常高的能量。它還會阻止無人機(jī)遙控器的命令和信號。該激光指示器還會干擾從飛機(jī)到飛行員的視頻傳輸。（拉斐爾·德羅姆圓頂 – c-uas-反無人駕駛飛機(jī)系統(tǒng)/，2022 年）

雷神無人機(jī)殺傷激光

雷神公司的激光經(jīng)常在美國擊落可疑的無人機(jī)。作為一臺高能激光束機(jī)器，雷神公司可以一次瞄準(zhǔn)許多無人機(jī)。一旦它瞄準(zhǔn)了一架無人機(jī)，它就可以用它的光速重新瞄準(zhǔn)另一架無人機(jī)。它非常有效，因?yàn)樗褂枚喙庾V瞄準(zhǔn)系統(tǒng)檢測、跟蹤和擊落無人機(jī)。

幾個國防和航空當(dāng)局正在使用雷神無人機(jī)殺傷激光來應(yīng)對無人機(jī)威脅。這種激光指示器的優(yōu)點(diǎn)是它可以定位在任何地方，甚至可以安裝在車輛上。（雷神無人機(jī)殺戮激光，2022 年）

雅典娜

這種先進(jìn)的高能激光束可以擊落旋轉(zhuǎn)無人機(jī)和固定翼無人機(jī)。這些激光筆不會爆炸無人機(jī);相反，它們通過燃燒無人機(jī)的外部來發(fā)揮作用。它會禁用設(shè)備或使其容易破裂。雅典娜激光系統(tǒng)在擊落惡意飛越商業(yè)或國防空域的無人機(jī)方面派上了用場。（空軍技術(shù)，2022 年）

無人機(jī)使用的規(guī)避措施

激光筆會損壞無人機(jī)，無論它有多強(qiáng)大。幸運(yùn)的是，技術(shù)帶來了保護(hù)性激光指示器，以幫助無人機(jī)保護(hù)自己免受有害的傷害。這些規(guī)避激光器安裝在無人機(jī)上。

這聽起來可能違反直覺，但回避激光指示器令人難以置信。無人機(jī)通過檢測朝它飛來的激光束來保護(hù)激光作品，并注意其波長、功率和脈沖。之后，安裝在無人機(jī)上的激光投影系統(tǒng)釋放其激光筆并反擊來襲的激光束。反防護(hù)激光筆使用兩種方式來保護(hù)無人機(jī)。首先，它會導(dǎo)致攻擊激光指示器誤入歧途，同時說服攻擊者他們已經(jīng)擊中了目標(biāo)。其次，一旦直接擊中入射光束，就會產(chǎn)生光爆。這將再次使攻擊者相信目標(biāo)無人機(jī)已被擊中。

哪種激光顏色最危險(xiǎn)，為什么？

根據(jù)美國聯(lián)邦航空局的說法，藍(lán)色和紫色是人眼最危險(xiǎn)的激光顏色。這是因?yàn)槿搜圩畛鯇λ鼈儾惶舾小Ｅc綠色或紅色激光不同，眼睛需要時間才能對它們做出反應(yīng)。無人機(jī)操作員可能需要更長的時間才能眨眼或遠(yuǎn)離藍(lán)色或紫色激光，從而造成更大的傷害風(fēng)險(xiǎn)。

為什么藍(lán)色激光筆更危險(xiǎn)？

視網(wǎng)膜色素容易吸收藍(lán)色激光是最危險(xiǎn)的。一旦被吸收，它們會通過灼傷黃斑（高度敏感的視網(wǎng)膜中心）來損害眼睛。

什么激光筆顏色最強(qiáng)大？

在亮度方面，綠色是最強(qiáng)大的激光顏色。參見圖 10.01。與其他顏色相比，它總是會比它們更出色。這是因?yàn)槿搜鄣撵`敏度在光譜的綠色區(qū)域增加。像紅色這樣的顏色具有更長的波長，從而降低了眼睛對它們的敏感性。

激光指示器的類別

激光指示器根據(jù)其造成損壞的潛力進(jìn)行分類。激光指示器有四類，如下所述。

1 類激光筆

此類別中的激光指示器是安全的，不會對操作員造成眼睛傷害。它們沒有太多的光，因此即使暴露在它們面前也不會產(chǎn)生有害影響。1 類激光器不受控制措施的限制。

2 類激光筆

這些激光指示器功率低，您可以看到它們發(fā)出的輻射。雖然它們比 1 類激光更強(qiáng)大，但它們對眼睛的危害較小，不會對皮膚造成任何傷害。您可以通過眨眼或遠(yuǎn)離它們的光線來遠(yuǎn)離它們。

3 類激光筆

該類由兩個級別組成 - 3B級和3R級.3R對眼睛有害，并且該級別的大多數(shù)激光筆都很強(qiáng)大。3B類會嚴(yán)重?fù)p害您的眼睛，特別是如果您長時間接觸它們。此類激光用于研究和物理治療。3B激光器不應(yīng)在公共場合使用。

4 類激光筆

此類激光器功率高，功率輸出超過500 mW。它們對眼睛和皮膚有害。它們還可能導(dǎo)致火災(zāi)危險(xiǎn)，因此您應(yīng)該封閉它們的激光束路徑。

激光指示器摘要

激光筆可以使無人機(jī)倒下，尤其是高功率無人機(jī)。它們加熱無人機(jī)，損壞其布線系統(tǒng)，并干擾飛行員的視野。但是，使用激光筆干擾無人機(jī)是非法的，您可能會被監(jiān)禁或?yàn)榉缸镏Ц毒揞~罰款。因此，在無人機(jī)上使用激光筆是不明智的。（激光筆可以擊落無人機(jī)嗎？，2022）

激光這個詞是光放大受激發(fā)輻射的首字母縮寫詞。西奧多·邁曼（Theodore Maiman）因建造第一臺正在運(yùn)行的LASER而受到贊譽(yù)。在Maiman被發(fā)現(xiàn)之前，Charles Townes和Jim Gordon被認(rèn)為是MASER的發(fā)明者。它也是一個首字母縮略詞;微波放大刺激了輻射的發(fā)射。

第二次世界大戰(zhàn)后，幾個實(shí)驗(yàn)室的物理學(xué)家立即開始研究分子的微波光譜。該領(lǐng)域發(fā)展迅速，但很快就被工業(yè)實(shí)驗(yàn)室放棄，因?yàn)樗麄冋J(rèn)為這項(xiàng)工作沒有有用的應(yīng)用，當(dāng)時搬到了大學(xué)。（湯斯C.H.，2004）

– 該領(lǐng)域幾乎每個人都希望獲得更短的波，因?yàn)榉肿泳€的豐富性及其吸收強(qiáng)度隨著從厘米波長移動到毫米波長然后向下移動到亞毫米或紅外波長而迅速增加。電子設(shè)備的諧波產(chǎn)生可以達(dá)到毫米級波長，但不能達(dá)到亞毫米級。（湯斯C.H.，2004）在紐約哥倫比亞大學(xué)，花了幾年的辛勤工作尋找獲得較短波的方法，但沒有取得多大成功。美國海軍也對短波感興趣。1950年初，湯斯被要求組建一個全國委員會，尋找將雷達(dá)技術(shù)擴(kuò)展到較短波長區(qū)域的方法。美國和歐洲的許多中心和實(shí)驗(yàn)室都在尋找產(chǎn)生短波的好主意。沒有一個浮出水面。（湯斯C.H.，2004）

需要高溫來激發(fā)足夠數(shù)量的分子。太高，分子都會解離。湯斯隨后假設(shè)并非所有分子都處于熱平衡狀態(tài)。他認(rèn)為它們的潛在輻射強(qiáng)度沒有限制。（湯斯C.H.，2004）

湯斯決定在他的實(shí)驗(yàn)室中測試這個想法，首先在更長的厘米波長下制造一個振蕩器，其中氨具有強(qiáng)烈的共振。如果成功，他可以進(jìn)入亞毫米或紅外區(qū)域。湯斯尋找了一個可能嘗試一下的學(xué)生，不久，吉姆戈登，一個優(yōu)秀的學(xué)生，出現(xiàn)了。與博士后Herbert Zeiger一起，他們準(zhǔn)備開始。兩年后，戈登和蔡格仍然沒有獲得振蕩。當(dāng)時，部門主席波利卡普·庫施（Polycarp Kusch）和他的前任伊西多爾·艾薩克·拉比（Isidor Isaac Rabi）走進(jìn)查爾斯·湯斯（Charles Townes）的辦公室，說服他這個實(shí)驗(yàn)不會奏效。（湯斯C.H.，2004）

兩個月后，戈登沖進(jìn)教室宣布：“它正在工作。全班同學(xué)都離開了，去實(shí)驗(yàn)室見證了演示。這種新型振蕩器被命名為MASER，用于通過受激輻射進(jìn)行微波放大。

大多數(shù)科學(xué)家不相信MASER的想法可以擴(kuò)展到如此短的波長，因?yàn)殡S著波長變短，激發(fā)的原子或分子的衰變率要高得多。到1957年秋天，湯斯已經(jīng)弄清楚了如何建造光學(xué)MASER（激光）。在貝爾實(shí)驗(yàn)室的咨詢訪問中，湯斯再次遇到了Schawlow，并告訴他他對光學(xué)MASER的想法。湯斯計(jì)劃光學(xué)激發(fā)原子氣體，通過受激發(fā)射輻射，并使用空腔作為諧振器。他對空腔并不完全滿意，因?yàn)樗赡軙卸鄠€模態(tài)振蕩。Schawlow說，“哦，我也一直在想是否可以做到這一點(diǎn)，”并建議使用兩個平行的鏡子，一個法布里-佩羅，作為諧振器。經(jīng)過短暫的延遲，雖然貝爾實(shí)驗(yàn)室修復(fù)了一項(xiàng)適當(dāng)?shù)膶＠覀冊?958年發(fā)表了我們的想法。頓時興奮不已。MASER已經(jīng)說服了業(yè)界，這是一個有價(jià)值的領(lǐng)域，并且很快，人們就為制造激光器做出了許多努力。量子電子學(xué)領(lǐng)域已經(jīng)開始。（湯斯C.H.，2004）

西奧多·邁曼（Theodore Maiman）是第一個在1960年實(shí)際制造第一臺操作激光的人。他的激光操作產(chǎn)生了許多應(yīng)用，現(xiàn)在已成為我們?nèi)粘Ｉ畹囊徊糠帧＃梗?007）從醫(yī)學(xué)到通訊，已經(jīng)有了徹底的發(fā)現(xiàn)。剩下的重點(diǎn)將放在定向能武器（DEW）上，無人機(jī)作為提供從地面激光到外層空間系統(tǒng)的應(yīng)用的工具。

受激輻射是激光背后的關(guān)鍵過程，早在1918年就被阿爾伯特·愛因斯坦首次認(rèn)識到。但直到 1951 年，它才被認(rèn)可用于實(shí)際放大電磁波，并于 1954 年建造了第一個這樣的設(shè)備，即在厘米波長下工作的 MASER。（湯斯，2007）

多年來，激光作為一種新奇事物一直處于科學(xué)光學(xué)努力的死水;然而，它們現(xiàn)在幾乎存在于生活的每個重要方面。通信、醫(yī)學(xué)、測量、光學(xué)和許多電子產(chǎn)品都依賴于激光發(fā)射的特殊光。激光相干的特性使其非常特別。激光具有三個不同的特性：

1）單色，它以一種波長/顏色產(chǎn)生。白光則相反;它是波長/顏色的混合。

2）它是定向的，而不是像燈泡那樣的多向，光線來自各個角度。

3）激光是相干的。也就是說，光的波長在三維空間和時間中是同相的。

自從發(fā)現(xiàn)能夠用三種主要成分提升各種物質(zhì)以輻射激發(fā)的產(chǎn)光粒子以來;單色、空間方向和連貫，已經(jīng)開發(fā)了許多用途。激光的使用越來越多，隨著生產(chǎn)激光的電子設(shè)備越來越好，產(chǎn)生激光的方法也變得越來越好。[2]

激光到底是什么？激光是一種在非常窄的光束中發(fā)射相同波長的光（稱為相干光）的設(shè)備。激光束的能量變化很大，從激光指示器中使用的低功率到用于切割金屬的高熱量。

軍事利益

到1962年，美國軍方在激光開發(fā)上花費(fèi)了大約50萬美元。隨著所有這些資金的流入，美國軍方對可以用作武器的激光有一定的期望;然而，當(dāng)時的激光無法發(fā)射足夠的能量水平來制造合適的武器。到1968年，一些專家得出結(jié)論，他們已經(jīng)碰壁了。工程非常復(fù)雜，迫使他們質(zhì)疑他們是否試圖違反物理學(xué)的LaWS。（蒙特，2021）與爆炸的常規(guī)導(dǎo)彈系統(tǒng)不同，激光光粒子在材料方面非常小，并且傳遞的力較小。即使以光速推進(jìn)，這些部件也難以對甚至可能具有反射性的材料造成太大損害。在1970年代，軍方終于得到了一種武器——不是它想要的世界戰(zhàn)爭武器，而是近戰(zhàn)激光突擊武器（C-CLAW）。（蒙特，2021）（1年1995月1980日，阿金）它可以用來在超過一英里的距離內(nèi)使敵方飛行員、士兵和光學(xué)傳感器失明。在美國陸軍的指導(dǎo)下，它的發(fā)展一直持續(xù)到 1983 年代。1年《華盛頓郵報(bào)》的一篇文章描述了它的應(yīng)用：“便攜式激光束將在戰(zhàn)場上來回掃蕩，使任何直視它的人都失明。（1995年1月1995日，阿金）在測試中，C-CLAW可能導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)動物的眼睛爆炸。即使在戰(zhàn)爭中，在人類身上使用它也引發(fā)了嚴(yán)重的倫理問題。由于陸軍的激光不會區(qū)分人眼和光學(xué)傳感器，國際社會，主要是通過聯(lián)合國，認(rèn)為這種致盲的激光是可怕的。在許多方面，致盲激光類似于可能導(dǎo)致失明的化學(xué)武器，聯(lián)合國已經(jīng)禁止此類武器。作為一項(xiàng)規(guī)則，聯(lián)合國尋求禁止造成“不必要的傷害和/或不必要的痛苦”的武器，幾乎沒有軍事目的。

到1995年，在激光致盲武器用于戰(zhàn)斗之前，聯(lián)合國制定了《激光致盲議定書》，即1980年《禁止或限制使用某些常規(guī)武器公約》第四號議定書，禁止在戰(zhàn)爭中使用激光致盲，并控制其向任何國家或非國家行為者的轉(zhuǎn)讓。該議定書于1998年生效。（《多邊武器議定書-四》，2019年）

《激光致盲武器議定書》有108個締約國（即該條約的成員國簽署國），包括美國、俄羅斯和中國。中國和俄羅斯都是早期簽署國，分別于1998年和1999年加入，而美國直到2007年才成為簽署國。（《多邊武器議定書-四》，2019年）到2007年，其他國家可能已經(jīng)獲得了類似的激光能力。由于潛在對手對美國軍隊(duì)使用致盲激光的前景，領(lǐng)導(dǎo)層決定成為簽署國。[4]據(jù)《華盛頓郵報(bào)》報(bào)道，美國陸軍唯一擔(dān)心的是“一旦知道武器的用途，公眾可能做出的反應(yīng)”。（蒙特，2021）

在1980年代，隨著羅納德·里根政府建立戰(zhàn)略防御計(jì)劃（SDI），對定向能武器的研究得到了加強(qiáng)。原子遺產(chǎn)基金會是一個致力于保護(hù)和解釋曼哈頓計(jì)劃和原子時代及其遺產(chǎn)的非營利組織，它觀察到：“里根對反彈道導(dǎo)彈技術(shù)的興趣可以追溯到1967年，當(dāng)時他作為加利福尼亞州州長訪問了勞倫斯利弗莫爾國家實(shí)驗(yàn)室的物理學(xué)家愛德華·泰勒。據(jù)報(bào)道，里根對泰勒關(guān)于定向能武器（DEW）的簡報(bào)非常感興趣，例如激光和微波。泰勒認(rèn)為，DEWs有可能防御核攻擊。當(dāng)里根贏得總統(tǒng)職位時，他想要一種武器來擊落來自太空的敵方導(dǎo)彈。他認(rèn)為，SDI是使世界擺脫核武器的途徑。蘇聯(lián)強(qiáng)烈反對這一倡議，認(rèn)為“SDI將為太空武器化鋪平道路”。作為回應(yīng)，里根建議美國最終可能會與蘇聯(lián)分享SDI，他在早些時候的一次演講中將蘇聯(lián)描述為一個“邪惡帝國”。（蒙特，2021）鑒于里根對蘇聯(lián)的描述，蘇聯(lián)人不信任他的政府，并根深蒂固地反對SDI。其他國家領(lǐng)導(dǎo)人擔(dān)心SDI會引發(fā)另一場軍備競賽，使冷戰(zhàn)更加危險(xiǎn)。

盡管如此，盡管蘇聯(lián)的抗議和震驚的全球官員，里根政府還是繼續(xù)進(jìn)行這項(xiàng)研究。

媒體稱SDI為“星球大戰(zhàn)”，基于流行的科幻電影《星球大戰(zhàn)》中使用的類似激光的武器。該計(jì)劃的大部分開發(fā)都集中在兩種定向能武器上 - X射線激光和亞原子粒子束。（亞原子粒子束武器使用高能亞原子粒子通過破壞目標(biāo)的原子和分子結(jié)構(gòu)來破壞目標(biāo)）。再一次，供應(yīng)此類武器所需的電力被證明是令人望而卻步的，SDI陷入困境。實(shí)際上，這是一件好事。SDI武器產(chǎn)生的EMF脈沖將擊倒或禁用跟蹤來襲洲際彈道導(dǎo)彈所需的電子設(shè)備。（蒙特，2021）

正如第一次海灣戰(zhàn)爭所證明的那樣，美國軍方最終學(xué)會了使用低功率激光將導(dǎo)彈引導(dǎo)到目標(biāo)，并作為其坦克上的測距儀。到2006年，美國軍方還使用低功率激光“迷惑”（即導(dǎo)致暫時失明）伊拉克的敵方戰(zhàn)斗人員。安裝在美國士兵M-4步槍上的眩目器提供了一種非致命的方式來阻止試圖通過檢查站的司機(jī)。

激光武器化

將激光武器化需要巨大的功率。為了所有實(shí)際目的而投射沒有質(zhì)量的光粒子必須加速到光速，并且需要巨大的能量來暗示對所需物體的任何力被破壞。然而，技術(shù)正在進(jìn)步。采用集成電路構(gòu)建的制導(dǎo)和控制系統(tǒng)的尺寸縮小了，功能變得更強(qiáng)大，需要的功率也更少。他們遵循摩爾定律，這是以戈登摩爾命名的觀察結(jié)果。（蒙特，2021）

盡管如此，激光的大部分能量可以在大氣中被吸走，因?yàn)椴糠趾蜌怏w吸收了大部分輻射。這甚至?xí)绊懴喔尚圆⒔档图す獗３衷谝黄鸬哪芰Γ瑥亩鴮?dǎo)致稱為開花的信息素。

氣氛提出了一個重要的觀點(diǎn)。目前，俄羅斯聲稱成功測試了能夠攜帶穿越地球大氣層的核武器的高超音速導(dǎo)彈系統(tǒng)。最近，俄羅斯入侵了烏克蘭，截至 04 年 03 月 2022 日仍在參與。他們通過空中轟炸和炮擊造成破壞。它影響了平民，對西方民主國家來說非常令人不安。烏克蘭領(lǐng)導(dǎo)人要求北約在其領(lǐng)土上設(shè)立禁飛區(qū)。俄羅斯領(lǐng)導(dǎo)人暗示，如果北約實(shí)施禁飛區(qū)，它將考慮核武器。鑒于該地區(qū)的緊張局勢，使用速度加5馬赫的高超音速導(dǎo)彈系統(tǒng)攜帶的核武器給西方盟國帶來了一系列獨(dú)特的問題。第一個想法是擁有一個能夠更快速度跟蹤和摧毀這些快速移動目標(biāo)的反武器系統(tǒng)。在軍事上，首先想到的此類系統(tǒng)是使用激光系統(tǒng)。然而，高功率激光的武器系統(tǒng)遇到了許多問題。它們是動力源、有效距離、武器平臺、精密組件和清潔度。

能夠攜帶可用作武器系統(tǒng)的激光的平臺，如波音747，將不得不在可疑的目標(biāo)區(qū)域上空徘徊。整個艦隊(duì)需要不斷部署才能有效對抗來襲的高超音速導(dǎo)彈。

摩爾定律的含義

摩爾定律指出，計(jì)算機(jī)的速度和能力將每兩年翻一番，因?yàn)橥诩呻娐飞系?a target="_blank">晶體管密度將翻一番。根據(jù)摩爾定律，制導(dǎo)和控制電路從1980年到2007年改進(jìn)了八千多倍。商業(yè)產(chǎn)品（如固態(tài)存儲器和微處理器）的集成電路制造商必須規(guī)劃其未來的產(chǎn)品以符合摩爾定律。如果不這樣做，就意味著他們沒有競爭力。從某種意義上說，摩爾定律變成了一個自我實(shí)現(xiàn)的預(yù)言。然而，在過去的幾年里，一些集成電路專家聲稱摩爾定律即將結(jié)束。先進(jìn)集成電路上各種特征的尺寸已經(jīng)縮小到只有幾個原子寬。專家指出，集成電路不再可能遵循摩爾定律。從某種意義上說，他們是正確的。集成電路行業(yè)不斷縮小的特征尺寸是公司每兩年將電路密度翻一番的原因。

然而，摩爾的觀察是一個更全面的定律的一個子集，即加速回報(bào)定律。雷·庫茲韋爾（Ray Kurzweil）在2001年發(fā)表了一篇描述它的文章，指出：“對技術(shù)歷史的分析表明，技術(shù)變革是指數(shù)級的，與常識性的'直覺線性'觀點(diǎn)相反。通過使用“指數(shù)”一詞，庫茲韋爾指的是技術(shù)變革如何以非線性方式增加，類似于摩爾定律及其預(yù)測計(jì)算機(jī)的速度和能力將每兩年翻一番。這意味著這種變化提高了200%（相對于其初始能力）。如果它是線性的，它只會增長100%。（庫茲韋爾，2020）

技術(shù)人員還發(fā)現(xiàn)了將激光轉(zhuǎn)化為武器的關(guān)鍵因素;他們脈沖激光以離散的爆炸方式發(fā)射，時間間隔為幾分之一秒。這種脈沖會導(dǎo)致目標(biāo)材料的表面在每次撞擊時爆炸，從而使激光產(chǎn)生的等離子體消散。這種技術(shù)需要更少的能量，激光可以穿透物體，同時產(chǎn)生更寬的隕石坑。2014年，美國海軍在龐塞號航空母艦上安裝了有史以來第一個激光武器系統(tǒng)（LaWS），這是一個漂浮的前沿集結(jié)基地，用于現(xiàn)場測試。在阿拉伯灣進(jìn)行了三個月的測試后，海軍報(bào)告說，LaWS可以完美地對抗低端威脅，例如小船和無人機(jī)。測試完成后，海軍授權(quán)龐塞指揮官使用LaWS作為防御武器。（美國海軍，2022 年）在部署LaWS之前，大多數(shù)公眾從未聽說過龐塞號航空母艦。然后，其激光武器的消息突然將龐塞震入公眾視野。龐塞號建于1966年，作為海軍最致命的船只之一，開始點(diǎn)亮互聯(lián)網(wǎng)。（蒙特，2021）

納米技術(shù)

納米技術(shù)是在原子和分子水平上進(jìn)行的科學(xué)和工程，通常導(dǎo)致特征尺寸小于人類頭發(fā)直徑的千分之一。（蒙特，2021）盡管激光武器的技術(shù)是秘密的，但許多文章認(rèn)為，過去十年納米技術(shù)的快速發(fā)展使固態(tài)激光系統(tǒng)的內(nèi)部組件有了重大改進(jìn)，使其可以作為武器部署。目前，美國軍方在開發(fā)納米武器方面處于領(lǐng)先地位，納米武器被定義為任何利用納米技術(shù)的武器。（蒙特，2021）

自2000年建立國家納米技術(shù)倡議（NNI）以來，美國政府一直在投入數(shù)百億美元將納米技術(shù)武器化。NNI是一項(xiàng)研究和開發(fā)計(jì)劃，涉及2007個聯(lián)邦機(jī)構(gòu)的納米技術(shù)相關(guān)活動。基于加速回報(bào)定律，可以合理地得出結(jié)論，資金充足的納米技術(shù)與資金充足的激光技術(shù)相結(jié)合，使激光從2014年的耀眼者發(fā)展到2021年的定向能武器。（蒙特，2021）海軍的新型激光武器具有撥入能力。設(shè)置為令人眼花繚亂，它可以禁用對手的無人機(jī)或船只，使其恢復(fù)以進(jìn)行檢查。或者，在全功率下，它可以摧毀無人機(jī)或船只。

晴朗天氣激光器

高能激光是晴朗天氣的武器嗎？你可能聽說過“天氣晴朗的朋友”這個詞，它指的是一個在困難時期不再成為你的朋友的人。這樣的人不是真正的朋友;在需要時可以信賴的類型。美國軍方有一個只有在天氣條件合適時才起作用的武器的名稱，例如“晴天天氣晴朗的武器”。美國軍方?jīng)]有部署它們，因?yàn)樗肋h(yuǎn)不知道在沖突期間會遇到什么天氣。武器需要在廣泛的天氣條件下工作，美國軍方需要知道它可以依靠其武器工作，無論元素如何。（蒙特，2021）

電源問題

激光與物質(zhì)相互作用會影響激光。光就像波一樣;然而，它在傳播時會受到折射、衍射和所有這些影響，但是當(dāng)它最終被目標(biāo)吸收或散射時，它需要被視為一股微小的小子彈。子彈有多小？量子理論告訴我們，頻率v的光以hv為單位被吸收，其中h是一個常數(shù)（普朗克常數(shù)），等于6.63 X 10-34焦耳秒。這意味著對于波長約為0.7μm，頻率約為4 X 1014 Hz的紅光，單個子彈的能量為hv= 3 X 10-19焦耳。這是一個非常小的數(shù)字。（尼爾森，1994）[6]

與 10，000 焦耳作為造成傷害的零階標(biāo)準(zhǔn)相比，我們可以看到武器級激光需要多少功率。激光武器必須與表面材料相互作用。如果激光不能與目標(biāo)材料相互作用，則不會發(fā)生積極的破壞作用。功率是激光計(jì)算的一部分，具有有效的破壞性。

目前的F-22，F(xiàn)-35和F-15進(jìn)行了升級以增加千瓦輸出。這可以用于與能源有關(guān)的武器被改裝到這些機(jī)身上。此外，隨著第六代戰(zhàn)斗機(jī)機(jī)隊(duì)的上線，激光將受益于增加的千瓦輸出。

“[激光束]平均強(qiáng)度的峰值可能會受到大氣湍流的驚人影響。因此，激光有可能成為天氣晴朗的武器。如果LaWS是這種情況，[7]美國軍方就不會部署它;因此，我們可以合理地假設(shè)美國軍方一直在努力減輕天氣對其激光武器的影響。正如大衛(wèi)·斯圖德（David Stoudt）為博思艾倫·漢密爾頓（Booz Allen Hamilton）撰寫的文章所觀察到的那樣，“HEL（高能激光）武器界多年來一直在積極努力減輕這些條件的影響，并且在大氣湍流的情況下，使用自適應(yīng)光學(xué)取得了重大進(jìn)展。在不涉及細(xì)節(jié)的情況下，其中大部分是機(jī)密的，美國軍方的激光可以在多種大氣條件下工作。正如斯托德所報(bào)道的那樣，這種能力使海軍能夠以另一種關(guān)鍵方式使用激光：“美國海軍在USS上放置了HEL武器。龐塞，除了作為武器的能力外，它幾乎連續(xù)被用作反射望遠(yuǎn)鏡[使用鏡子的望遠(yuǎn)鏡]，可以看到超過10公里（約六英里）的距離，并穿透煙霧，霧霾甚至薄霧等物體。（美國海軍，2022 年）美國海軍對什么樣的大氣條件會降低LaWS的有效性保持沉默;然而，根據(jù)博思艾倫的報(bào)告，它已經(jīng)找到了解決大部分問題的解決方案，并繼續(xù)致力于解決其余問題。在筆者看來，LaWS是一種全天候武器，能夠在煙霧、霧霾、雨霧中摧毀目標(biāo)。（蒙特，2021）

對于極客

（尼爾森，1994）第3章介紹了124頁（第81-205頁）關(guān)于激光能量在真空和大氣中傳播到目標(biāo)的技術(shù)細(xì)節(jié)。作者將總結(jié)他的主要思想，沒有數(shù)學(xué)推導(dǎo)：[8]

激光是強(qiáng)烈的電磁輻射源，波長約為10至0.4μm，頻率約為3 X 1013至8 X 1014 Hz。

折射率n表征激光可能與之相互作用的材料，衰減系數(shù)K。當(dāng)光通過不同n的區(qū)域時，根據(jù)折射定律彎曲。這可能故意發(fā)生在透鏡中，也可能無意中發(fā)生，因?yàn)閚的波動伴隨著大氣中的密度波動。當(dāng)光通過衰減系數(shù)為 K 的區(qū)域傳播距離 z 時，其強(qiáng)度會降低 exp 倍數(shù) （-Kz）[9]

波長為λ的激光從直徑為D的孔徑中出現(xiàn)，可以作為準(zhǔn)直光束傳播D2 / λ量級的距離。超過這個距離，它將通過衍射以?~λ/D的角度發(fā)散。

衍射和衰減導(dǎo)致的強(qiáng)度降低將減少光束能量中可以對目標(biāo)施加影響的比例。可以調(diào)整以補(bǔ)償這些影響并向目標(biāo)提供破壞性強(qiáng)度的光束參數(shù)包括能量、脈沖寬度、波長和光束直徑。

在大氣中，K與波長高度依賴。如果光束變得太強(qiáng)烈，自由電子將繁殖，空氣將分解，形成電離等離子體，吸收光束。它們可以反轉(zhuǎn)并引爆光束。在大氣中，n可以隨湍流而變化。其他影響是光束膨脹（熱泛光）或彎曲。

當(dāng)激光遇到目標(biāo)時，一小部分光被目標(biāo)表面吸收并顯示為熱量。該標(biāo)準(zhǔn)建立了熔化和汽化的閾值，即能量沉積得如此之快，以至于無法在激光的脈沖寬度內(nèi)帶走。

靶材可以通過熔化或汽化（熱損傷）引起的侵蝕或通過不斷演變的蒸汽射流傳遞到靶標(biāo)表面的動量（機(jī)械損傷）而損壞。

新威脅

美國現(xiàn)在面臨的威脅比冷戰(zhàn)時期更為復(fù)雜。在此期間，美國有一個有能力的對手，蘇聯(lián)。我們避免了核戰(zhàn)爭，因?yàn)槊绹吞K聯(lián)領(lǐng)導(dǎo)人理解相互確保毀滅的學(xué)說。現(xiàn)在美國面臨著四個有能力的對手。隨著新武器（無人機(jī)和高超音速導(dǎo)彈系統(tǒng)）、激進(jìn)意識形態(tài)和蜂擁戰(zhàn)術(shù)的興起，MAD（相互確保毀滅）學(xué)說可能無法阻止核戰(zhàn)爭。（蒙特，2021）（應(yīng)對無人機(jī)挑戰(zhàn)，2022 年）蜂擁而至是一種從大自然中借來的軍事策略。例如，當(dāng)蜜蜂攻擊時，它們成群結(jié)隊(duì)地攻擊。在應(yīng)用這種軍事策略擊沉美國航空母艦時，對手可能會試圖通過攻擊航母群來壓倒航母群的防御，例如，用大量導(dǎo)彈。美國海軍依靠宙斯盾作戰(zhàn)系統(tǒng)，使航母打擊群能夠結(jié)合強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)和雷達(dá)技術(shù)來跟蹤和引導(dǎo)武器并摧毀敵方目標(biāo)，例如來襲導(dǎo)彈。自1983年部署以來，海軍一直在更新宙斯盾作戰(zhàn)系統(tǒng)。此外，澳大利亞、日本、挪威、韓國和西班牙的海軍正在使用它，現(xiàn)在部署了一百艘裝備宙斯盾的艦艇。它也是北約導(dǎo)彈防御系統(tǒng)的一部分。宙斯盾作戰(zhàn)系統(tǒng)是最好的導(dǎo)彈防御系統(tǒng)，可以在飛行中與中程彈道導(dǎo)彈交戰(zhàn)。盡管如此，它可以攔截的彈道導(dǎo)彈的確切數(shù)量是機(jī)密的。向配備宙斯盾的航母發(fā)射的大量或成群的來襲彈道導(dǎo)彈可能會壓倒該系統(tǒng)的防御能力。這將代表一次成功的群體攻擊。

鑒于之前討論的威脅，“2019年導(dǎo)彈防御評估”指出，“根據(jù)2017財(cái)年NDAA（國防授權(quán)法案），國防部正在為定向能武器和關(guān)鍵使能能力的開發(fā)和部署制定戰(zhàn)略路線圖。（蒙特，2021）該計(jì)劃綱要明確了高能激光武器是美國國防戰(zhàn)略的戰(zhàn)略要素。（蒙特，2021）根據(jù)作者的說法，五角大樓意識到，例如，在海軍驅(qū)逐艦上部署激光武器對于擊敗對美國航空母艦的群體攻擊至關(guān)重要。連接點(diǎn)并得出結(jié)論并不需要太多。根據(jù)洛克希德馬丁公司1年2018月150日的新聞稿，美國海軍授予洛克希德馬丁公司一份價(jià)值942.8億美元的合同，期權(quán)價(jià)值高達(dá)2020.30億美元，用于開發(fā)、制造和交付兩種高功率激光武器系統(tǒng)，[交付]到60財(cái)年。一個單元被交付給阿利伯克級驅(qū)逐艦[USS Preble]的艦載集成，一個單元用于[新墨西哥州白沙導(dǎo)彈靶場]的陸地測試。新聞稿沒有具體說明激光的功率，但可以合理地判斷它們將與美國海軍目前部署的150千瓦激光一樣或更強(qiáng)大。許多文章推測它們的功率，從150千瓦到30千瓦不等。在30千瓦時，激光的威力將是目前的2021千瓦激光器的五倍，這意味著它可以在五分之一的時間內(nèi)造成與<>千瓦激光一樣多的傷害。這種力量的增加至關(guān)重要，因?yàn)樗梢愿斓卮輾繕?biāo)，并在必要時轉(zhuǎn)向下一個威脅。（蒙特，<>）這個因素對于防御成群的無人機(jī)和可能的高超音速導(dǎo)彈系統(tǒng)將極為重要。

有一點(diǎn)是明確的：美國海軍對部署激光并將其整合到宙斯盾作戰(zhàn)系統(tǒng)中是認(rèn)真的。洛克希德馬丁公司合同中提到的選項(xiàng)表明，如果前兩個LASER滿足海軍的要求，它將行使這些選項(xiàng)并在其艦艇上部署更多的LASER。美國陸軍計(jì)劃在250至300千瓦的范圍內(nèi)部署更強(qiáng)大的激光武器，以保護(hù)作戰(zhàn)部隊(duì)免受無人機(jī)，火箭炮，直升機(jī)和攻擊機(jī)的侵害。根據(jù)Breaking Defense的說法，“在[洛克希德/動力公司]授予130.100億美元的合同以建造100千瓦[千瓦]激光器后不到三個月，陸軍決定跳過250千瓦的武器，直接使用300-2019千瓦范圍內(nèi)的更強(qiáng)大的武器。與原始設(shè)計(jì)不同，更高的功率水平可能會擊落來襲的巡航導(dǎo)彈 - 填補(bǔ)美國對俄羅斯，中國或伊朗防御的明顯差距。這篇文章表明，海軍的激光武器將處于大致相同的射程，超過之前的猜測。

等待沖突的解決方案

最初，科學(xué)界將激光的發(fā)明視為尋找問題的解決方案。可以合理地將其想象為等待沖突作為武器的解決方案。以下是作者認(rèn)為美國海軍渴望在艦艇上部署激光的最令人信服的理由：具有足夠功率并集成到海軍宙斯盾作戰(zhàn)系統(tǒng)中的激光有可能克服從群體攻擊到航母殺手導(dǎo)彈的各種威脅。激光具有成本效益，通常摧毀無人機(jī)的成本不到一美元的電力。激光允許無限射擊，只需要船上的發(fā)電機(jī)泵足夠的功率。激光通過取代使用火藥的常規(guī)武器來消除戰(zhàn)艦的主要弱點(diǎn)，從而消除了在艦艇彈匣內(nèi)儲存彈藥的需要。激光使擊中目標(biāo)更容易，因?yàn)椴恍枰?jì)算軌跡、風(fēng)阻或目標(biāo)的運(yùn)動。激光的彈道是平坦的，不受風(fēng)阻的影響，并以光速傳播，即使是高超音速導(dǎo)彈看起來也好像靜止不動。美國陸軍建造極高功率激光的原因是為了應(yīng)對“噴氣動力巡航導(dǎo)彈”的威脅 - 這些導(dǎo)彈飛得更低，速度更慢，機(jī)動性更強(qiáng)，在全球范圍內(nèi)激增，甚至對伊朗支持的真主黨等高端非正規(guī)部隊(duì)也是如此。此外，陸軍還將獲得許多與海軍激光系統(tǒng)相同的好處。

盡管激光是定向的并且具有相干性，但它們不能在大氣中無限期地保持相干性。考慮大氣很重要，因?yàn)榧す饽芰颗c大氣中的分子相互作用，從而降低其有效性。構(gòu)成激光束將懸掛在一起多長時間以及可以傳遞到目標(biāo)材料的功率的組件是激光類型、功率和設(shè)計(jì)的函數(shù)。

Maiman最初發(fā)現(xiàn)的激光是一種紅寶石激光器，它使用紅寶石晶體來產(chǎn)生振蕩并排出紅色激光的光子。在實(shí)用性方面，激光設(shè)計(jì)主要有三種類型——固態(tài)激光器，如Maiman的激光器。氣體激光器往往更均勻，產(chǎn)生的能量損失更少，諧振器可以更大，以允許更大的激光輸出。然而，對于武器級，光纖激光器提供了最好的解決方案。

光纖激光器允許最大數(shù)量的激光輸出。關(guān)于設(shè)計(jì)，折射是激光在從透鏡的一側(cè)橫向到其存在的位置時改變方向的方式。薄鏡片鍍膜是一門非常復(fù)雜的科學(xué)，基于應(yīng)用于鏡片的鍍膜的化學(xué)性質(zhì)。透鏡是設(shè)計(jì)的重要組成部分，用于建立發(fā)射激光能量的相干性。這是因?yàn)橥哥R可以通過透鏡鍍膜影響激光的折射率。激光束開始沿其焦距在其焦點(diǎn)處懸掛在一起。焦距被稱為羅利范圍Zr。羅利范圍由下式給出：Zr = πW2/λ。W = D/3sqrt2 給出光束半徑。