一束激光背后，是一个国家科研水平和综合国力的比拼。

【资料图】

正解局出品

今年3月，中东土豪沙特发布了一条“买家秀”。

该国国防部嘉奖一名军人，因其使用SilentHunter激光武器成功拦截了敌人出动的无人机。

这款激光武器，产自中国。

中国造的激光晶体，为什么让美国也望尘莫及？

咱们先了解一下什么是激光。

激光的英文是laser，但很多人不知道的是，Laser是“LightAmplification by Stimulated Emission ofRadiation”的缩写，字面意思为“受到激发辐射而产生的光的放大”。

激光的原理，在1916年由爱因斯坦揭示。

特定原子吸收能量，其外层电子受辐射跃迁到高能级，高能级不是稳定状态，等电子回落到低能级的时候，释放出的能量以光子形式对外发射。

三种金属离子的激发和发射光的波长（蓝色为激发，红色为发射）

除了不发散之外，激光还具有亮度高、方向性好、单色性好等特点。

这些特点很符合子弹的特征，决定了激光能作为武器来使用。

利用定向发射的激光束，集中能量指向目标，造成直接毁伤，光的能量越高，杀伤力越大。

六种颜色的激光，从上至下能量依次降低

激光本身就是光，所以激光武器具有传统武器不可比拟的优势。

天下武功唯快不破，现代战争中，速度是决定胜负的关键要素。

跟子弹的速度相比，激光武器的射速是天花板的光速，真正做到“瞄准即击中，见到就消灭”，绝对不给目标任何躲避的机会，更不存在拦截的可能性。

另外，激光还能抗电磁干扰，发射器/武器可重复使用，转移火力快，总体性价比非常高。

这些特点广受大国军方的青睐。

可能有人会问，激光不就是一束光嘛，照过去能有那么大的威力吗？

激光号称“最快的刀”和“最亮的光”，亮说明能量高。

激光的定向性好，光束发散度极小，大量光子集中照射到极小的面积内，能量密度极高，看上去特别亮。

激光的亮度比阳光强百万倍。

一束激光照到目标，其表面材料被迅速加热，温度升高，区域软化、熔化，甚至气化，目标物受到损坏或产生爆炸。

这是热破坏。

如果激光功率够高，能量够强，照射表面形成电离、气化，产生的等离子体还会高速向外喷射，造成的反冲力会使目标变形断裂。

这是力学破坏。

等离子体带电，能够放出紫外线或X射线，对目标电子元件的损害非常大，这种辐射破坏简直是现代高精尖武器的天然克星。

千万别觉得激光武器打出去只有巴掌大，对目标物的打击可是极其致命的。

被激光武器击落的某架无人机

根据沙特军方提供的照片，被激光武器击中的无人机，从内到外全部损坏，像是被炸过一样。

激光的原理发现于一战期间，但直到二战结束，人类也没有造出任何激光发射器。

二战结束后，全球的科技精英齐聚美国。

1960年，美国人得到了人类历史上第一束激光。

1970年代，美国空军开始激光武器的研发，但激光应用很快遇到瓶颈，他们发现当时的化学激光器产生的激光整体太弱，很难作为武器使用。

所以此后40多年里，美国人主要把激光技术用在民用领域，包括医学、激光打印机、CD机、舞台效果……

正在进行的激光试验

美苏争霸，美国人搞激光武器，苏联人也没闲着。

1973年，苏联成立了专门研制激光武器的设计局，制造出陆基激光武器，专门用来攻击美国的军事卫星。

虽然由于发射器技术的天生弊端，只能造成热破坏，简单损坏卫星上的探测器，令其无法正确判断目标，但还是取得了一定效果。

1980年，五角大楼的发言人说，苏联正在研制一种能摧毁卫星的激光武器系统，该研究美国也在进行，但苏联人的武器功率稍稍领先。

1983年，时任美国总统里根在一次演说中提出“星球大战”计划，在描绘的太空战中，激光是最主要的武器。

激光武器技术含量极高，全球“玩家”不多，不过俄罗斯、美国、中国、以色列、英国等几个国家。

搞激光武器的门槛很高，不仅国力要强，科技实力也得顶尖，工业基础还得完备。

因为激光武器研发，比拼的不是单一技术，而是从基础化学、基础物理到材料科技、制造业体系等综合实力的竞争，花的钱自然是天文数字。

如果没有强大的国力支撑，根本玩不起。

整体来看，美国研发最早、科技实力最强，为何激光器反而落后中国？

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最主要的原因，是方向出了问题。

激光器按照产生激光的物质状态区分，主要有两种：化学激光器和固体激光器。

化学激光器里发射激光的是特殊气体或液体的分子，固体激光技术里发射激光的则是固体，更具体地说，是分子排列非常规律的晶体。

前者出现较早，技术成熟，但产生的激光以红光黄光为主，单个光子的能量比较低，适合民用。

后者出现较晚，能产生绿光甚至紫光，光子能量更高，最适合做激光武器。

美国一开始选用的就是化学激光器。

1992年，美国空军启动空基激光器计划，研究飞机搭载激光器的技术，ABL计划可以攻击导弹和卫星，ATL计划能从空中精准打击对方目标。

ABL主要用于导弹防御，ATL则用于空地作战。

最后，ABL和ATL都没有取得应用上成功，最主要的问题是激光器技术的缺点，化学激光器的重量和体积都太大，而且还得进行废气处理，所以只能搭载在波音747这样的大飞机上，很容易被提前发现。

ABL项目简介，搭载于波音747-400F，激光类型为氧碘化学激光器

无奈之下，美国从化学激光器转向了固体激光器。

2020年，美国海军成功进行舰载激光武器的演示，“波特兰”号两栖船坞运输舰锁定并击毁了一架无人机。

2021年，该舰在亚丁湾水域的激光武器测试中击中漂浮目标。

波特兰号激光武器测试

“波特兰”号的成功让美国人很兴奋，因为它搭载的是“固体激光器技术成熟化”（SSL-TM）系统。

在这个时间点，再看中国的固体激光器，已经研发了将近60年。

我国的激光武器研究起步很早，上世纪60年代就已经开始。

当时中国搞640工程，做洲际弹道导弹反导系统，一共5个子工程，其中第三个代号为“640-3”，是激光武器的项目代号，由中科院上海光学所精密机械研究所承担。

1964年立项后，中国就决定不走西方和苏联的路子，而是以高功率固体激光器为研发目标。

中科院上海光学所精密机械研究所

中国的激光武器研发，在一开始选对了赛道，技术的前瞻性体现出中国人的远见卓识。

1970年代中期，我国的激光器已经能在室外2公里距离击穿0.2毫米厚的铝靶，激光远距离打靶和反响尾蛇导弹研究也取得重要成果。

但由于投入不足和技术上的巨大难度，“640-3”工程于1976年下马。

改革开放后，激光武器的研发重新提上日程。

此时美苏两国的经验摆在前面，我国再次把研发重点放在固体激光武器领域，“640-3”工程沉淀下来的技术人才，在中国激光应用的各个领域发挥巨大的作用。

固体激光技术最关键的核心是激光倍频材料，也就是能够发出激光的晶体。

上世纪80年代，陈创天院士开发出BBO晶体，比当时美国人的ADP晶体效果要好四五倍。

1990年，陈院士团队又发现了氟代硼铍酸钾（KBBF）晶体，这种晶体发射的激光频宽极窄，光子波长在紫外区域，单个光子能量更高。

这是世界上唯一可以直接产生深紫外激光的固体晶体，将激光应用推向了深紫外波段，非常适合做激光武器。

氟代硼铍酸钾（KBBF）晶体示意图

中国人从此开始垄断深紫外全固态激光技术。

由于发射激光会不停地损耗晶体，KBBF实际上属于消耗品，所以中国最初向全世界的研究者开放提供这种晶体，国际买家竞相购买，一小块晶体售价高达数万美元。

之所以能卖到这么贵，是因为需求很大，激光的用途很广，民用设备也需要，KBBF是很多科学家梦寐以求的晶体。

比如前面提到的医学领域，激光手术治疗、激光光动力治疗都需要能量更高的光子。

再比如激光加工，激光发散性低，号称“最准的尺”，在精密加工领域也离不开。

还有激光测距，达到人类最高的精度，三维成像的激光遥感技术能够精确定量。

当然，听CD、看DVD这种激光的民间应用方式，早已随处可见了。

2009年，政府意识到KBBF的重要性和战略意义，停止了晶体的对外出口，并封锁相关技术。

这下子，美国人慌了，连著名学术期刊Nature都专门撰文，称中国限制KBBF晶体的出口，将会对全球科研领域产生影响，还呼吁美国自己研制KBBF晶体。

学术期刊Nature的相关文章

其实，美国在2001年就已经立项做KBBF的研发，做了8年一无所获。

再过七年后的2016年2月，美国APC公司宣布，与克莱门森大学历经15年合作，终于研制出KBBF晶体。

但美国人一点也高兴不起来，因为早在2013年9月，中国8台国际首创新型深紫外激光科研装备通过验收。

这不仅意味着我国是全球唯一能够制造实用化深紫外全固态激光器的国家，而且还意味着中国已掌握了激光技术的五大核心技术：

激光材料技术、激光成像技术、一次性快速跟踪定位控制技术、激光辐射材料物理机理及成像图谱技术、高密度能量可逆转换载体材料技术。

更令美国人沮丧的是，2015年中国福建物构所宣布，发现一种新型无铍深紫外非线性光学晶体材料RABF。

这种晶体既保留了KBBF的优良特性，又降低了晶体毒性，还解决了KBBF晶体的层状生长特性，将成为下一代深紫外激光设备的优秀候选材料。

福建物构所发现一种新型无铍深紫外非线性光学晶体材料来源：中国科学院网站

花费天文数字“抄作业”的美国人，好不容易搞出了KBBF晶体，打破被我国“卡脖子”的局面。

然而，又被中国的RABF晶体甩在了后面。

一束激光背后，是一个国家科研水平和综合国力的比拼。

中国激光武器领先，有正确的决策，有国家支持，更有千千万万有名和无名英雄的坚定付出。

我国的老一辈科学家普遍具有甘于奉献的精神，放弃了更容易出成果的领域，加入高挑战性的基础研究领域，甚至不顾KBBF晶体研究中需要长期接触一类致癌物所带来的风险，冒着生命危险为国家做出贡献。

向中国科技工作者致敬！