無人偵察機を撃墜するレーザー兵器

米国のメディア報道によると、世界最大の航空宇宙企業であるボーイングは、最近、コンパクトレーザー兵器システム（CLWS）が米国空軍と陸軍との一連の重要なデモを完了したことを発表しました。最新のニュースは、5キロワットの出力を持つCLWS兵器が戦闘能力のいくつかのデモンストレーションを正常に完了し、実際の配備の準備ができていることを確認したことを示しています。


テストオペレーターは、ゲームパッドのようなコントローラーを使用して小さなドローンターゲットをロックおよび追跡しましたが、レーザーを発射して失敗しました。標準的なコンテナに固定されたCLWSシステムを使用して、システムオペレーターは最初の操作で約30個のターゲットを正常に破壊しました。

Boeing CLWSプロジェクトマネージャーのKurt Sorenson氏は次のように述べています。「CLWSシステムの使いやすさ、成熟度、およびコマンドアンドコントロール（C2）ネットワークへのシームレスな統合について多くのフィードバックを受け取りました。 5つのテストサイトで軍人にCLWSの機能を実証しました。非常に高い成功率で無数のドローンを破壊しました。」

CLWSシステムには、検出用のレーダーシステムやターゲット認識/選択用の高解像度センサーシステムなど、統合された反UAVシステムコンポーネントが含まれていることが報告されています。 MFIXの演習中、CLWSシステムは、「ステアリングプロンプト」機能によって提供されるターゲット検証サービスの助けを借りて、インターセプト操作を正常に完了しました。この機能により、レーダーセンサーは、イメージングシステムにターゲットの位置とエンゲージ（レーザーの発射）を通知できます。

さらに、ボーイングが元々開発および納入した他の2つの高エネルギーレーザー（HEL）武器の実証に成功しました。これには、STRYKERプラットフォームに搭載された米軍のモバイル遠征高エネルギーレーザー（MEHEL）と、大口径、高出力陸軍高エネルギーレーザーモバイルテスト車両（HELMTT）。

ボーイングのレーザーおよびオプトエレクトロニクスシステムのプロジェクトマネージャーであるロンダウクは、次のように述べています。「コンパクトレーザー兵器システムからハイパワー戦術グレードシステムまで、さまざまな高エネルギーレーザー兵器におけるボーイングの継続的な開発は、この技術の成熟度の証です私たちは、実績のあるCLWSシステムにより、今日の戦闘機に反無人航空機システム（C-UAS）を提供し、軍隊の保護能力を強化する準備ができています。」

2018年、ボーイングは米国国防総省の顧客に複数のCLWSシステムプロトタイプを提供しました。限られたユーザー評価の一環として、これらのシステムはほぼ6か月間海外で展開されています。

808nm半導体ファイバ結合モジュール の基本原則

半導体レーザーファイバーカップリングでは、ビームの品質を評価するために、光学パラメーター製品（BPP、fBPP）の概念が通常使用されます。

ここで、d0 / 2はビームウエストの半径で、θ0は遠視野発散半角です。 半導体レーザーファイバーカップリングでは、集光スポットのサイズと発散角をファイバーコア径と開口数（NA）よりも小さくする必要があります半導体レーザービーム後のビームスポットは正方形であり、遠視野分布も正方形であるため、ファイバーのコア径 NAとNAは両方とも対称的に分布しているため、集束ビームの高速軸と低速軸のビーム品質は次の条件を満たす必要があります。


ここで、fBPP-FAとfBPP-SAはそれぞれ半導体レーザーの高速および低速ビーム品質であり、fBPP-Fはファイバーの光学パラメーター積です。 式（2）は、集束ビームとファイバーの最適な結合関係を示しています。

一般的に、半導体レーザーのビーム品質は、高速軸と低速軸の方向で大きく異なります。実験で使用した808nm半導体レーザーを例にとると、高速軸の発光サイズは1μm、低速軸の発光サイズは200μm、対応する発散角は70°×11°です 95％のエネルギー）、式（1）から、速軸方向のビーム品質は優れていますが、発散角が大きく、これは単軸半導体レーザーの速軸方向の重ね合わせには役立ちません。 ）高速軸の発散角を圧縮します。 半導体レーザーの速軸発散角が大きすぎるため、実験で使用したFACはコリメート中に発生する収差を低減する非球面シリンドリカルレンズです。遅軸発散角は比較的小さいため、遅軸コリメータ（SAC） 球面シリンドリカルレンズを使用できます。 図1は、単管半導体レーザーの高速軸と低速軸のコリメーションの概略図です。




表1は、コリメーション前後の1軸半導体レーザーのビーム品質を示しています。遅軸方向のビーム品質は、速軸方向のビーム品質よりもはるかに悪いことがわかります。したがって、遅軸方向のビーム品質を等しくするには、ビームを速軸方向に重ね合わせる必要があります。 各FACの高さは1.5 mmであるため、2つの半導体レーザーそれぞれの高さの差は1.5 mmです。 計算により、12個の半導体レーザーをファスト軸方向に重ね合わせることができることがわかります。実験では、ステップアレイ構造を使用し、各ステップの高さは1.5mmです。レーザー透過の機械的構造と光路差を考慮して、12個のレーザーを設計します。 半導体レーザーはそれぞれ2つのステップヒートシンクに溶接され、各ステップヒートシンクには6つのレーザーが含まれます。このように、高速軸と低速軸のサイズは9mmx5.6mm、発散角は3mradx8.8mrad、高速軸と低速軸のビーム品質はそれぞれ


2つのラダーヒートシンクは同じ高さに固定され、一方のレーザービームはプリズムを平行移動することにより速軸方向に9 mm増加します。そのため、他のレーザービームよりも高くなります。その後、2つのビームは反射プリズムによって速軸方向に重ねられ、それにより達成されます スペースをマージします。


式（5）は、並進プリズム変位の計算式です。 ここで、dは並進プリズムの厚さ、nは材料の屈折率、Iはビームの入射角、I 'はビームの屈折角です。 図2は、水平ビームシフトの原理を示しています。 プリズムの傾斜面に45°でレーザービームが入射し、垂直並進が9mmの場合、プリズムはフューズドシリカJGS1光学ガラスを使用し、プリズムの角度は45°であり、プリズムの長さは24.7mm、高さは 20mmです。



図3は、半導体レーザーのビーム結合の概略図です。 空間結合の後、12層のレーザー光源が速軸上に形成されます。このとき、速軸方向のビーム品質は

ビーム品質が変わらない条件下で半導体レーザーファイバーカップリングモジュールの出力が確実に改善されるように、形成された2つのユニットは偏光結合プリズム（PBS）によって結合されます。実験で使用した半導体レーザーはすべてP偏光であるため、ユニットの1つはまずλ/ 2波長板を介してS偏光に変換され、次にPBSプリズムを通過して、P偏光が透過し、S偏光が反射されます。入射ビームのパワーは、PBSの偏光ビーム結合フィルムの同じ領域で2倍になるため、偏光ビーム結合後のビーム品質は理論的には変化しません。

偏光ビームの結合後、高速ビームと低速ビームの品質は近くなりますが、高速軸の発散角は3mrad、低速軸の発散角は8.8mrad、低速軸の発散角は高速軸の約3倍です。ビーム拡大システムは、低速軸ビームを拡大して高速軸と低速軸の発散角を等しくするため、フォーカシング後にファイバーの端面に正方形のスポットを得ることができます。実験では、逆ガリレオ伸縮構造を使用して、曲率r1 = 11.33mmおよびr2 = 48の平凹シリンダーと平凸シリンダーで構成される3重円筒形ビームエクスパンダーシステムを設計しました。 72mm。ビーム拡大システムを通過した後、スロー軸の発散角は3倍に減少します。これは、ファスト軸の発散角にほぼ等しくなります。 Zemax光学設計ソフトウェアを使用して、非球面集束レンズグループのセットは、結合後にビームを集束するように設計されています。レンズの焦点距離は74mmで、伝達関数は回折限界に近く、高い結合効率を保証します。

マイクロチップデバイスと最短波長レーザー

日本の研究者は、世界で最も短い波長のレーザーを生成できるデバイスを開発しました。ノーベル賞受賞者は、このブレークスルーが世界的な製造業の劇的な変化につながると予測しています。

レーザーは、医療および製造ツールを含む精密機器および機器で使用されます。名古屋大学と旭化成の科学者チームによると、レーザーの波長が短いほど、カットの精度が上がります。

研究者は、半導体からレーザー発生器を作ったと言います。このデバイスは、271.8nm（1nmは10億分の1メートル）の波長のレーザーを生成できます。 2008年に報告された半導体装置の前の最短波長は336nmでした。レーザー装置は、小型の内視鏡と組み合わせることが期待されており、さまざまな目的に使用できます。

記者会見で、名古屋大学の工学教授で2014年のノーベル物理学賞受賞者である天野博氏は、「小型デバイスは世界中の製造に革命をもたらすでしょう」と語った。

チームは、デバイス用の高品質の窒化アルミニウム基板を開発し、抵抗を低減しました。世界で最も短い波長は常温で記録され、パルス電流は50ナノ秒です。現在、このデバイスは非常に短い時間しか発光しません。チームは、数年以内にデバイスを改善し、将来的に市場に投入する予定です。

レーザーサイトの選択方法は？

適切なレーザーサイトを選択するには？
一般的なレーザーサイトは、赤、緑、赤外線、ホログラフィックのレーザーサイトです。

次に、これらの一般的なレーザーサイトの長所と短所について説明します。

1.赤色光レーザーサイト
利点：赤はより隠されており、低消費電力で、長時間オンにすることができ、低価格です。
短所：日中または長距離での効果が悪い。


2.グリーンレーザーサイト
利点：緑色レーザーは高輝度で、長距離で複雑な気象環境により適しています。
短所：明るさが高いため、見つけるのも簡単です。価格は赤灯よりもわずかに高価です。


3.赤外線レーザーサイト
利点：赤外線レーザーは目に見えないため、赤外線レーザーサイトの最大の利点は、隠蔽性が高いことです。
短所：使用するのが面倒で、使用するには赤外線暗視眼鏡が必要です;価格も高いです。

4.ホログラフィックレーザーサイト
長所：隠蔽性が良い。
短所：価格は高く、一般に武器のアクセサリーとして使用され、購入が困難です。

1540nm DFBレーザー ファイバー結合レーザー

1540nmの狭線幅のレーザーダイオードバタフライDFB半導体レーザーチップ、波長1530〜1565nmのCバンド、シングルモードファイバー出力。プロフェッショナル設計の駆動回路とTEC制御を採用して、レーザの安全安定を確保する。