Новый прототип увеличивает диапазон работы мощных лазеров | Наука 21 век

Наука 21 век » Новый прототип увеличивает диапазон работы мощных лазеров





Новый прототип увеличивает диапазон работы мощных лазеров

Март 11th, 2014

Новый прототип увеличивает диапазон работы мощных лазеровМощные лазеры могут использоваться на различных военных миссиях, в частности в качестве оружия или устройств широкополосных систем связи. Однако большой размер, вес и высокое энергопотребление существующих лазерных систем ограничивает их применение в рамках различных военных платформ. Даже если удастся преодолеть эти недостатки, турбулентность, связанная с изменением плотности атмосферы, увеличивает размер лазерного луча, направленного на цель, что еще сильнее понижает ее облучаемость, а также эффективность лазера при работе на длинных расстояниях.

Недавно в рамках программы «Эскалибур» Агентства передовых оборонных исследовательских проектов (США) удалось разработать и применить оптическую фазированную решетку (ОФР), состоящую из 21 элемента, каждый из которых приводится в действие усилителями волоконного лазера. Обладающая низким энергопотреблением решетка использовалась для направления луча на цель, находящуюся на расстоянии в 7 километров. ОФР, которая использовалась в этих экспериментах, состояла из трех идентичных кластеров из семи плотно расположенных волоконных лазеров, причем диаметр каждого лазера составлял всего 10 см. Новый прототип увеличивает диапазон работы мощных лазеров

«Успех тестирования позволяет судить о том, насколько ОФР лазеры превосходят лазеры с традиционными оптическими средствами, - говорит Джозеф Мангано (Joseph Mangano), руководитель программ Агентства передовых оборонных исследовательских проектов. – Это также говорит об универсальности этой технологии, о возможности проведения тестов на более высокой мощности. Агентство планирует проводить тесты на протяжении 3 лет для того, чтобы продемонстрировать возможности устройства на более высоких уровнях мощности до 100 кВт, что труднодостижимо в рамках более мелких устройств».

В дополнении к своей универсальности «Эскалибур» способен также регулировать свою работу с учетом атмосферной турбулентности с эффективностью, которая значительно превышает эффективность более распространенных лазеров. Несмотря на то, что влияние этого явления практически незаметно на коротких дистанциях, изменения плотности атмосферы могут повысить дивергенцию и уменьшить равномерность лазерного луча, что приводит к рассеиванию, изменению и появлению пятен на его конечных точках, снижению мощности, с которой лазер воздействует на цель. В рамках последней демонстрации «Эскалибур» был применен высокоскоростной алгоритм оптимизации для эффективного «замораживания» высокотурбулентной атмосферы и для последующей коррекции статичной, оптически искаженной атмосферы для максимизации облученности цели. Скорость коррекции была меньше одной миллисекунды. 

Эксперименты подтвердили, что ОФР может регулировать свою работу даже в тяжелых атмосферных условиях.
Тестирование проводилось на высоте в несколько десятков метров над землей, в обстоятельствах, которые представляются наиболее проблемными для армии, флота и морской пехоты. В дополнении к этому эксперименты показали, что ОФР может играть важную роль в устранении проблемы турбулентности пограничного слоя, возникающей на самолетах с установленными лазерными системами.

Успешное прохождение тестов позволяет достичь цели программы «Эскалибур», состоящей в разработке универсальной лазерной системы на 100 кВт, которая будет обладать небольшим размером и весом, низким энергопотреблением, и может использоваться с существующими системами вооружения. Продолжение работ по разработке и тестированию волоконных лазерных решеток, созданных в рамках программы «Эскалибур», однажды может привести к появлению мощных лазеров, которые будут в 10 раз легче и более компактными по сравнению с существующими лазерами. 

Последующие испытания направлены на изучение возможностей работы ОФР в условиях более интенсивной атмосферной турбулентности и при увеличенной мощности. Улучшение соответствующих показателей в конечном итоге приведет к повышению надежности и эффективности при применении лазера для нужд сил воздушной самообороны и ПРО.

«С КПД более 35 процентов и практически совершенным качеством луча новая система поможет создать лазеры малого размера, веса и низкого энергопотребления, что позволит использовать их для широкого набора устройств, - говорит Мангано. – Помимо использования в лазерном оружии, технология может также использоваться в системах с низким энергопотреблением, таких как лазерных коммуникации, поиск и идентификация цели». 

По материалам Phys. Org.

Иван Штепа nauka21vek.ru







Повышение квалификации. Основы интеллектуальной собственности