在文昌發射場和王院士等人討論了半天,黃修遠將替身機器人放在專門的護送車隊中,人則退出虛擬係統。
汕美總部的第一科研區內。
他來到了155研究所的06實驗室。
最近一段時間,黃修遠一直在該實驗室工作,這個實驗室的研究項目是激光晶體,即固體激光。
國內在固體激光的研發中,其實是處於相對領先的地位,由陳創天院士研發的KBBF(氟代硼鈹酸鉀)晶體,是國內長期嚴控出口的特殊材料。
KBBF晶體是一種非線性光學晶體材料,可以將其他光波轉變為深紫外光,在電子顯微鏡和光刻機上麵,都有重要應用。
而黃修遠,則打算研發一種未來非常重要的激光晶體——CSi納米晶體,同樣是國內一位未來的院士研發的,這種晶體是一種類似於KBBF晶體的材料,但兩者又有一些區彆。
KBBF專門用於激發167納米波段的深紫外光,而CSi納米晶體是專門用於激發遠紅外光的。
在激光武器上,通常不用可見光和短波,而多使用長波中的遠紅外光。
CSi納米晶體就是專門為激光武器而生的,從CSi納米晶體的名字上,就可以知道它的原材料,就是碳和矽,工藝則是納米工藝。
從金納米棒的近紅外光高共振效應,就可以知道,同樣的物質,金單質的無定形態和特殊納米態,其對特定光波的共振效應,是有天壤之彆的。
同樣,普通的碳晶體、矽晶體,並不是一種優質的激光材料。
但通過納米工藝的調整,黃修遠重新排列了碳和矽的納米結構,形成兩種特殊的納米結構。
一種是碳24分子,由上下兩個12邊型疊加完成,然後這種碳24分子,通過特殊工藝進行組合,形成一張碳分子薄膜。
另一種是將矽形成一個個三角形矽分子,這些三角矽必須具備一個特性,即三角形的三個內角,角度必須是27、54、99。
然後將三角矽填充到碳薄膜中,不斷疊加碳薄膜厚度,直到薄膜厚度疊加到17毫米後,就可以作為固體激光的激發晶體使用。
為什麼黃修遠非常重視這種晶體,原因是因為這種晶體,不僅僅可以激發遠紅外光,CSi納米晶體還有另一個優點,那就是電光轉換效率極高,達到了驚人的%。
目前全球各地,在激光領域的研發中,各種類型的激光器電光轉變效率,是參差不齊的,從1%到80%之間都有。
比如光纖激光器,摻鐿半導體泵浦光纖激光器(泵浦波長980nm),比摻釹YAG二極管泵浦激光器(泵浦波長808nm)的量子虧損(即泵浦能量和發生能量之差)低。
光纖激光器的電光轉換效率,通常為70%~80%;泵浦YAG僅約為4%;半導體泵浦YAG和盤形激光器,則約為40%左右;二氧化碳氣體激光器的光電轉換效率也僅為10%左右。
目前的激光武器,在遠距離激光武器上,大多數以二氧化碳激光器為主,那10%左右的光電轉換效率,就知道這種激光器的缺點了。
發射出去1千瓦的激光,就有9千瓦電能變成廢熱和線路損耗,而被浪費掉。
這不僅僅浪費了電能,也加大了供電難度,同時導致激光器功率難以提升。
CSi納米晶體,其實就是固體激光器中的光纖激光器。
光纖激光器之所以有如此高的電光轉換效率,那是由於激光始終被包含在光纖晶體內,因而激光腔內,不會存在其它導致激光損失的因素。
以前光纖激光器很難做成大型的,最多就是激光筆大小。
而CSi納米晶體改變了這一個缺陷,可以製造得非常巨大,而且可以通過擴大麵積,和加大CSi納米晶體的厚度,實現輸出功率的提升,提高激光的凝聚度。
黃修遠眼前的實驗台上,就陳列著一塊圓柱體的CSi納米晶體,半徑為5厘米,長度則為10分米。
幾個實驗助手小心翼翼的拿著晶體,將這塊晶體安裝在提前準備好的激光器中。
激光器的其他供電線路,則采用了最近研發出來的零點超導體,在冷卻係統將溫度冷卻到負五攝氏度後。
黃修遠吩咐道:“準備啟動激光器測試。”
“明白。”
實驗室一側的牆壁緩緩打開,露出一個測試場。
在研究員的操作下,測試場中升起一塊靶子,上麵標注:100m。
當研究員按下激光器的發射按鈕時,三米多長的激光器中,一道無形無色的遠紅外光,直接命中靶子中心位置。
不到秒,厚度厘米的鐵板靶子上,就出現一個拳頭大小的燒熔洞口。
黃修遠冷靜的吩咐道:“更換靶材。”
“是。”
研究員也更換了一塊木板靶子,又瞬間被激光穿透。
接下來他們嘗試了玻璃、塑料、陶瓷、反光材料、複合材料之類,激光器通過調頻,還是一一穿透了這些靶子。
然後是距離測試,測試出最遠可以測試350米,這個距離對於遠紅外光激光器而言,簡直是手到擒來。
黃修遠估算了一下,按照目前的測試數據,這一款激光器在大氣層內,應該可以實現500公裡左右的快速擊毀,至於具體射擊距離,還需要進一步測試。
距離太遠會出現散射,威力會逐漸下降。
當黃修遠看中CSi納米晶體的高轉換效率,配合零點超導體後,整體能量利用率會非常高。
如果用二氧化碳激光器的電能,給CSi納米晶體激光器供能,可以產生10倍左右的激光輸出。
這種CSi納米晶體的出現,在某種程度上,讓激光器從科幻走進現實。
在大氣層內部,還有體現不出全部優勢,但是進入外太空,CSi納米晶體激光器的高轉換效率,就會發揮出最大的效果。
不僅僅可以應用在激光武器上,也可以用在航天器散熱、離子發動機上。
超高的電光轉換效率,可以將一部分廢熱轉變成電能,然後再通過激光器發射出去,解決航天器低效的輻射散熱問題。
航天器散熱問題,也是激光器應用在外太空的難題。
如果用老式的二氧化碳激光器,90%的電能最後變成了廢熱,然後不斷積累在航天器內部,導致航天器熱過載,而出現嚴重問題,甚至可能直接導致航天器報廢。
而高效的CSi納米晶體,如果再加上溫差發電係統,基本可以減少98%的激光廢熱,讓激光器裝備上外太空,成為可能。
同樣,在離子發動機上,這種激光器中的相關技術,其實也是可以應用。
或者直接采用激光光帆推進器,也可以實現高比衝,讓航天器在天空中不斷加速。
CSi納米晶體,就是這樣一種多麵手材料。