在战斗中从战斗机发射激光,在太空中打击敌人的高超音速导弹,以及从装甲战斗车辆上焚烧敌人的无人驾驶飞机,这些任务都是为快速出现、目前正在开发的激光武器而设计的。

激光和许多激光技术,如测距仪和定位器,当然已经在许多应用中使用,包括部署的海军舰艇。与此同时,五角大楼和军队正在迅速发展更新、更强、更机动的激光武器。其中包括“激光规模”和“尺寸、重量和功率”方面的改进,目的是使激光能够装备战斗机,甚至摧毁太空中的敌人洲际弹道导弹。

陆军科学家和武器研发人员正致力于制造出足以进入太空的强大耐用的激光器,并寻求制造出紧凑、可运输、体积因子更小的激光器,能够集成到快速移动的战斗机和可运输的士兵设备中。美国导弹防御局目前正在“功率缩放”激光器,准备将其用于导弹防御。美国空军研究实验室正在将强大的移动电源系统小型化,以便从战斗机上发射激光,陆军已经在为斯特莱克战车装备激光武器。

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现在,陆军研发人员和纽约大学的科学家们可能已经取得了一项技术突破,使武器研发人员能够设计出更强、射程更远、更耐用的激光武器。这一突破涉及到复杂的科学进展,光学和光子在分子和最基本的水平。研究人员现在能够设计出一种3D光子晶体晶格结构,这种结构能够更好地容纳和流线化激光的应用。

如果你采用特定的激光技术,把它们放在光子晶体里,没有办法让多余的光从光子晶体中逃逸,所以激光不会发射出多余的波长来逃逸。这个概念在实验室中已经显示出了希望,它是使用小粒子来构建一个对称的结构,能够有效地管理光能,防止少量光能“从主光束中泄漏出来”。

使用小粒子的自组装来制造3D钻石晶格,这是创建3D光子晶体的前奏。三维光子晶体可以调谐以特定的方式控制光。光子晶体设计的材料与光相互作用。如果设计得当,就可以非常精确地控制光线,并以想要的方式进行定位。

研究人员在《自然》杂志上发表了一篇名为“胶体钻石”的学术论文。这一科学进步被认为是一种将小光子“胶体”粒子组装成类金刚石结构的能力,这种结构能够有效地容纳并加强光束。

胶体钻石是有益的,因为它们抑制了光的自发发射,并在应用于光波导、滤光器和激光谐振器,以及改善光采集技术方面有价值。这意味着,如果这一进展得到进一步发展,武器开发人员可能已经发现了增强激光用于军事用途的新方法,标志着一个有希望的技术“突破”。