美海军研究实验室(ONR)定向能项目负责人Quentin Saulter称,自由电子激光器(FEL)将可能到2020年部署成为舰船防御敌方导弹的武器。如果保持现在的投资水平,这项技术的发展速度将超过它自从1996年开始在ONR领导的计划中的速度,并且最终将安装在例如DD(X)等下一代驱逐舰以及CVN-21等级的航空母舰上。
该激光器最近被放置在能源部托马斯国家加速器实验设施中,它由ONR定向能计划负责提供资金,但是研究成果同样可供陆军、空军、工业界以及研究学术界使用。该计划从概念定义以来已经得到了大约5000万的经费,还希望在2006财年中从海军得到1000万美元以及从HELJTO得到400万美元的经费自持。
该激光器的灵活性和波长范围一直是这些不同的合作者对这项技术感兴趣的主要原因,Saulter 称,"我们正在开拓一个全新的领域。"计划官员称,与大多数激光器不同,FEL能够被调谐成不同的波长,因为它的电子并不是固定在特定的能级上。它发射电子到电磁场中,导致他们发射激光。这个过程产生了红外光脉冲,它们聚集在一起形成了自由电子激光光束。
"FEL提供的强光束,能够被调谐到一个特定的波长,并且比从常规激光器得到的光束功率更高,"2004年7月30日的一次计划报告这样描述。"常规激光器被限制在一个特定的波长,它由激光器中产生电子的工作物质(如气体或晶体)决定。在FEL中,电子是由原子剥裂而得,然后被线性加速器加速而获得高能量。从加速器出来之后,它们被引入一个摇摆器中,这种装置利用电磁场来摇摆电子,迫使它们以光子的形式释放一些能量。"
FEL能被调谐到不同波长的能力使它成为舰船防御的更合理的激光器类型--无论是跟踪导弹还是摧毁它们--因为它的光束不受大气干扰的影响,而在海面上这种干扰非常严重。
"在潮湿环境下和海平面上最适合海军的自由电子激光器的功率输出水平每3年以指数增长,"海军研究后方管理者Jay Cohen在五月的一次工业界会议上称,"我们将在接下来的5年里达到100千瓦,这是实现杀伤所需的最低功率。我们相信在此之后的3到5年内我们将达到兆瓦级。这对于空军和陆军来说是一个太大的规模--这也是他们为什么正在发展固体激光器的原因。而我们正在建造电驱动的舰船,(因此我们可以完全应付)。"他继续说。
DD(X)以及CVN-21正在被设计成比现役舰船具有更大供电能力的舰船。据该实验室官员称,去年夏天,FEL获得了10千瓦的红外激光,功率比杂货店的扫描仪高10百万倍,并成为世界上同类激光器中功率最高的激光器。这个记录打破了杰弗逊实验室2001年获得的2.1千瓦的记录。
激光器"24小时"工作的能力同样使它的性能优于化学激光器。只要装有激光器的舰船有电,该设备就能持续运转并发射红外光。该武器的高精度以及功率使FEL 尤其适用于海军的需求,自由电子激光器试验设施经理George Neil以及Saulter都向ITP这样表示。
Neil称,FEL的射程从100米到"几千米",功率范围可以从对付导弹到小型渔船,这个宽选择范围是它成为不对称防御的理想候选者。陆军夜视实验室对激光能产生长波长或太赫兹频率激光感兴趣,这种激光能够在探测临时安装的爆炸设备以及通过观测地面来探测地雷等方面提供帮助。
空军将利用这种技术来产生更短波长或紫外激光来生产用于皮卫星的材料。激光器在波长方面的灵活性意味着它可以用于非防御目的。
科学家们正在考虑利用FEL来有选择性的杀死导致粉刺的脂肪细胞,或者通过照射尼龙织物来杀菌。此外,该激光器可能用于生产超持久耐用的材料。