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美军激光武器试验 受限于高功率电源

  未来战争将是非常激烈和残酷的高科技战争。如果这种武器反映到战场上,传统攻防作战理论将被改变。如果说在使用传统武器进行的战争中,防御是一种必要的作战样式的话,那么使用新概念武器的战争中,防御就等同于失败。这种新情况的出现,将对传统的攻防作战理论产生巨大的冲击。

  激光武器是以先进的科学技术为支撑,以雄厚的经济实力为基础的,这就限制了激光念武器的广泛运用,一些小国弱国难以在短期内拥有这种武器,也就是说这些武器将成为某些强国在战场上的“专利”武器。现在来说,只有美国、俄罗斯、中国、德国等大国正在进行研究,也有消息报道某大国已经部署这种武器,但是作为高度国家军事机密外界无法证实。大国之间研制激光武器和使用,在一定程度上来说也是谋求科学技术上的更多优势,以达成震憾性的威慑效果,最终达到以不战而屈之兵的能力。

  未来的现代化、信息化战争中,拥有新概念武器的军队往往能够获得更大的主动权,相反则可能面临被动困难的局面。所以谁掌握新概念武器谁就掌握了未来战争的主动权。当然任何一种武器都不是万能的,但是对于大国来说没有新概念武器是万万不能的。拥有这种武器并非就会使用这种武器,只是强国之间进行军事平衡的一种手段。如果全面使用这种武器那么人类或将走向灭亡。

  制约激光武器发展的电源

  激光电源的控制系统是整个电源系统的心脏,它的性能的好坏,功能强弱直接影响着激光电源的性能。就目前而言,完成电源控制的电路在结构上主要分成三类:一类是模拟控制系统,其基本设计思想是:采用分立元件或中小规模集成电路构成的模拟调节器来调节电源的输出电流、电压、功率等,存在着电路结构复杂,参数的确定需改动外接阻容参数,现场调试较为麻烦等问题;二是部分数字化控制系统,它以单片机为控制核心,因为其功能和速度的限制,只能完成控制方程计算,而不能完成大计算量和要求实时控制的任务;三是所采用的DSP控制系统,这是电源技术的一个发展方向,它使得硬件电路大大简化,又可采用一些比较先进的控制方案来提高控制精度,同时也提高了整个系统工作的可靠性。

  我们不妨从半导体激光器电源的设计与论证中来窥得激光武器电源的豹之一斑,暂飨空腹吧!

  半导体激光器依靠注入的非平衡载流子(电子、空穴)辐射复合,以光子形式放出复合所产生的能量来发射激光。大功率半导体激光器在DPSSL中应用,或者作为直接光源应用,非平衡载流子都是由驱动电源注入的。与小功率半导体激光器情况不同的是,大功率半导体激光器要求驱动电源提供较大的稳定电流,工作要求非常稳定可靠。驱动电源已经成为大功率半导体激光器在各个领域应用的核心技术。

  大功率半导体激光器工作方式有以下三种:

  (1)  直流驱动下的连续工作方式。

  (2)  在脉冲状态下工作,具有低占空比的脉冲工作方式。

  (3)  在脉冲状态下工作,具有高占空比的脉冲工作方式,又称为准连续(QCW)工作方式。

  在国内,大功率半导体激光器驱动电源的研制主要集中在前两种即连续工作方式和低占空比脉冲工作方式上。前者由于连续激光器功率限制,电流一般不超过50A,后者主要在激光通信领域中应用。

  半导体激光器驱动电源的硬件设计

  1  驱动电源的设计思路

  图中所示为电源的原理框图,整个电路主要包括保护电路、调制电路、恒流电路、温控电路和数码显示电路五个部分。保护电路能够为LD 的安全可靠运行提供保障;调制电路用来使恒流电路输出不同频率和波形的电路;恒流电路的作用是将调制信号的恒压信号转换成恒流输出;温控电路用来调节LD 的工作温度;调整控制环节起到对各个环节的参数进行设置调整以及对各种反馈信号做出相应处理的作用;数码显示电路用于对LD的各项工作参数的实时监控和指示。

电源工作原理框图

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