神马文学网提高个人能力-激武 AAA
来源：百度文库 编辑：神马文学网 时间：2024/04/28 02:51:18
提高个人能力
激光武器
激光是20世纪以来，继原子能、计算机、半导体之后，人类的又一重大发明。它的原理早在 1916 年已被著名的美国物理学家爱因斯坦发现，但直到1960年激光才被首次成功制造出来。激光具有许多非常重要的性质，例如定向性、极高的亮度、极高的能量密度、颜色即频率的单一性。这些性质使得激光技术一问世，就获得了异乎寻常的飞快发展，并应用于工业加工生产、热处理、科学实验、医疗技术等行业，并且和一些高新技术比如纳米技术相结合，又开拓出了许多新兴综合性的技术。和其它新型科学技术一样，激光技术也不出意外的被引入了军事领域中。
G. Hüdepohl/ESO
镭射导引星发射出的激光束
激光技术首先被应用于军事探测领域，经过多年努力，科学家们已研制出火控激光雷达、侦测激光雷达、导弹制导激光雷达、靶场测量激光雷达、导航激光雷达等多种类型和功能的激光雷达。激光雷达得益于激光的优质特性，具有高密集、快速度、高精度的特点，可以精确测量目标的位置、运动状态和形状，探测、识别、分辨和跟踪目标。当然战场上的武器装备同样引进了激光技术，下面我们将为大家介绍一种新式激光武器——激光炮，请继续阅读下节。
激光炮的原理
微观粒子都有一套能级系统，在不同能级上的粒子具有不同的能量状态。当粒子从高能级跃迁至低能级时，就会产生相应频率的光子，并释放出能量。如果有入射光子激励某能级上的原子，使其发生能级跃迁从而产生受激辐射，就可得到更多的特征相同的光子，这意味着原来的光信号被放大了。这种在受激辐射过程中产生并被放大的光就是激光。通过适当的激励方式和激励条件可以制造出能量密度极高的激光。
US Air Force
美国军方实验室正在进行激光实验
利用沿一定方向发射的激光束直接攻击目标的武器称为激光武器。经过多年的研究与发展，制造激光武器所需的各项技术有了长足的进步，科学家和军事研究人员成功的进行了一系列的激光试验，证明激光武器是可行的。小型激光武器可以对个体进行打击，灼烧人的皮肤和器官，甚至致人于死地。
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而激光炮威力更大，被称作“炮中之王”。激光炮是利用激光发生器产生高强度、高能量密度的激光，并将其定向发射出去的大型武器。其中激光发生器是激光炮的核心组件，因此激光炮的性能主要由激光发生器的性能所决定。目前，能作为激光炮的激光发生器有：化学激光器、气体激光器、固体激光器等，这些激光发生器各有特点，但都能产生高功率的激光。
请继续阅读下节，了解激光炮的特性。
激光炮的特性
激光炮首先被用于陆基装备，在美国军方制定的战术高能激光器计划中用于从地面对空中导弹进行拦截。随着激光武器技术的发展，激光炮在各军种中的应用程度呈上升趋势，美国军方提出了海军未来“海上打击”概念，即为海军潜舰装备激光炮系统，对敌方潜艇、舰艇以及海上导弹进行打击。
美国制造的最新一代航母“未来型航空母舰”上就部署了激光炮火力系统。另外，美军还计划把激光炮搬到太空轨道或卫星上去，可用它对敌方的空中目标实施闪电般的攻击，以摧毁对方的各类卫星，甚至能将对方的洲际导弹摧毁在助推的上升阶段。可见，激光炮的优势也许会使它成为未来战场中陆、海、空、天四大空间的主力。
激光炮的优势主要表现在四个方面：
精确：由于激光高聚焦度的特点，激光炮发射的光束可将能量聚集在一起，精确地击中目标甚至目标的脆弱部位；
迅速：激光束以光速射向目标，因此可以瞬间打击目标，不需要调整发射的提前量并且使目标无法躲避；
灵活：激光炮以激光束为炮弹，几乎不会产生后坐力，因此易于迅速变换发射方向锁定目标，而且射速高，可在短时间内打击多个目标；
抗干扰能力强：与导航导弹不同，激光炮发射的激光束不会受到电磁波的干扰。
基于以上特点，高能量激光束的破坏力极强，可以瞬间融化钢板装甲，击毁战车、飞机和建筑物，对地方目标进行迅速沉重的打击。此外，激光炮还可以对敌方的导弹进行拦截，从而有效的进行防御。
当然激光炮等激光武器也有弱点，还需要继续研究和完善：
随着射程增加，落在目标上的光斑增大，能量密度降低，破坏力减弱，有效作用距离因此受到限制； 在地面或飞机上使用，大气对激光有较强的衰减作用，不良天气、战场烟尘、人造烟幕等对激光的衰减作用更大，大气的折射和扰动也会给瞄准目标带来困难； 激光器的能量转换需要充足的能源供应，因此在目前技术条件下激光武器的体积和重量较大，限制了它的使用。
和所有科技发明一样，总有一天人类会完全熟练的掌握和操控激光技术，也许未来战争系列科幻电影中激光炮大显神威的画面很快会成为现实。当然，我们更希望这种武器能够在正确的时间用在正确的地方。
了解更多有关激光炮的知识，请继续阅读下节。
反激光可以用于抵御激光武器吗？
http://electronics.bowenwang.com.cn/laser-weapons.htm
2011年2月，由A•道格拉斯•斯通（Douglas Stone）牵头的美国耶鲁大学研究团队，研制出了世界上第一个反激光器，目前这个设备能够吸收激光入射光束的99.4%。这到底是个什么东西呢？它与激光有着怎样的关系？它的诞生又将给人类带来哪些福祉呢？它可以抵御激光武器吗？博闻网将带您一同走进反激光器的秘密世界。在了解反激光器前，我们先来了解一下激光的原理，请继续阅读下节。
激光
说到反激光器，大家可能首先想到的是激光，因为激光对于我们来说实在是再熟悉不过了。激光亮度为太阳光的100亿倍，是20世纪以来，继原子能、计算机、半导体之后，人类的又一重大发明，被称为“最快的刀”、“最准的尺”、“最亮的光”和“奇异的激光”。它的用途非常广泛，可以说已经深入我们生活的方方面面：激光治疗、激光打标、激光打孔、激光热处理、激光快速成型、激光涂敷、激光成像等技术，已经在各行各业以及人们的日常生活中得到广泛应用。其中，我们最熟悉的估计就是激光美容了吧，另外激光在军事方面也有重要的应用，它可以制作各种各样的激光武器，而且杀伤力很大。
Dick Luria/Photodisc/Getty Images
激光具有强大的力量，用于工业切割
激光的原理早在 1916 年就被著名美国物理学家爱因斯坦发现，但直到1960 年激光器才被首次成功制造。激光器一经问世，就获得了异乎寻常的发展。我们先来了解一下激光器的工作原理：
激光工作物质位于谐振腔内，当工作物质的某对能级之间发生粒子数反转分布时，频率处在这对能级自发辐射谱线宽度内的微弱光信号，将获得增益而扩大；由于谐振腔内存在各种损耗，光信号在其中传输时又会不断衰减。能否产生振荡，取决于增益与损耗的大小。光学谐振腔要获得光自激振荡，须令光在腔内来回一次所获增益，至少可补偿传播中的损耗。传统激光器一般是使用半导体物质等“增益介质”（如砷化镓）产生聚焦光束，这是一种相干光束。所谓相关光束就是振动方向相同、振动频率相同、相位相同或相位差保持恒定的两束光线，这样的两束光在相遇区域内就会产生干涉现象。
以上我们了解了激光器的工作原理，下面让我们一起去反激光器的世界看看吧！请继续阅读下节。
反激光器工作原理
与激光器正好相反，反激光器是能够吸收特定频率的光束而不是释放光束的一种设备。进入反激光器的入射光束能够相互干涉，最后会相互抵消。在这个过程中，光能够转化成热能释放出来。而且这个过程一般需要损耗介质的参与，比如硅就可以做这种损耗介质。反激光器的损耗介质与激光器的增益介质是相对而言的。
“反激光器”这一概念是由耶鲁大学理论家A•道格拉斯•斯通提出的。斯通是在向一位访问学者介绍激光背后复杂的物理原理时提出这一概念的，他还建议同事帮他想想激光反向作用原理，以便更清楚地了解传统激光器的工作原理。同时，他也开始思考能否研制一个与激光器工作原理相反的设备。
Photo courtesy Kirtland AFB/U.S. Air Force
“人员阻止和刺激响应”激光步枪，这种枪可以用激光阻止敌人进攻，但不致命
在2010年7月26日的《物理评论快报》上，斯通和他的研究团队发表了一份关于反激光器的理论研究成果。研究表明，特定频率激光光束进入含有硅片这种“损耗介质”容器内后，硅片能够将光束完美捕获，被捕获的光束会在容器内无规律来回运动，直到它们被完全吸收并转化为热能。这证明了反激光器可以利用最常见的半导体材料硅作为“损耗介质”来捕获激光光束。
2011年2月，斯通和他的研究团队在美国《科学》杂志上发表文章，声称已经研制出了世界上第一个反激光器，他们将其称为“相干完美吸光器”（CPA），目前这个设备能够吸收激光入射光束的99.4%。
理论上讲，反激光器能够吸收99.999%的入射光束。但由于实验条件限制，现在只能吸收99.4%的入射光束。“我们研制的这种设备只是一种概念验证”，斯通说，“但我相信，随着更多更高级反激光器的问世，我们会逐渐突破这种理论上的限制。” 同样，这个团队研制的反激光器宽度是1厘米，但斯通说，计算机已经模拟出了制作6微米宽（大约是人的头发平均宽度的二十分之一）反激光器的方法。
目前，世界各国都在致力于反激光器的研究，如意大利米兰理工大学的斯特凡诺•隆基在2010年9月9日的《物理评论A》上，介绍了将激光器和反激光器融合在同一个设备中的方法。请继续阅读下节，了解反激光武器有哪些应用价值。
反激光器的应用
虽然反激光器能够很好的吸收光束，但是它只能吸收特定波长的光，所以它并不适用于太阳能板，因为太阳能板要吸收不同波长的光。但斯通相信，未来某天反激光器能够被用做光学开关、探测器以及下一代计算机——光学计算机的其它配件上，这种计算机除了用电驱动外，还需要用光驱动。同时，反激光器能在放射学领域大显身手。斯通介绍，反激光器可以用于捕捉人体不透明组织中一小部分区域释放的电磁射线，用于医学透视成像和疾病治疗。另外，还可以通过光纤线来进行传真。
有人可能会想，激光武器在军事上发挥了那么大的作用。那我们能否利用反激光器来抵御激光武器的进攻呢？答案是不能。我们在前面讲到了，反激光器吸收相干光束后会将其转化成热能，而且这个热量是非常大的。如果战场上用反激光器作为激光武器的防御工具，虽然可以避免受到激光武器的直接攻击，但是由此产生的巨大热能同样能将人烧伤甚至烧死。
反激光器刚刚诞生，本身还有很多地方有待完善。它的许多用途可能还没有被发掘出来，而且现有很多用途还处于试验阶段。但是，我们相信，反激光器的前景是美好的，它会给人们带来更多的福祉，让我们拭目以待吧！
了解更多有关反激光器的知识，请继续阅读下节。
激光武器工作原理
http://science.bowenwang.com.cn/exoskeleton.htm
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推荐到：本文包括：
1. 激光武器工作原理 2. 激光为什么可以成为武器 3. 激光在军事中的应用 4. 机载激光武器 5. 非致命性和单兵激光武器 6. 了解更多信息 7. 阅读所有军事科学类文章
Lambert/Hulton Archive/Getty Images
在您的童年，是否曾经对玩具“激光武器”产生狂热。其实，“激光武器”不仅是儿童的幻想，也是众多军事科学家热衷钻研的新领域。
如果您对激光武器的想象还停留在科幻电影《星球大战》或者《星际迷航》，那就OUT了！在科幻世界里，未来战士用先进的激光武器殊死捍卫宇宙，他们通过激光束对目标展开定向攻击，瞬间将敌人击杀于无形。但是您知道吗？这种萦绕在科幻迷和军事迷心中的梦想，同时也吸引了世界各国的军方研究机构，他们试图开发出基于高能激光技术、微波技术在内的未来作战系统。未来通过激光束击落飞过海面的飞机、拦截迎面而来的弹道导弹，将不再是“纸上谈兵”。
如果说传统射弹武器是怒形于色的凶神恶煞，那么现代激光武器就是深不可测的隐形杀手。激光武器和其它定向攻击武器,以及子弹、导弹等传统射弹武器相比，具有以下优势：
激光武器的光能输出可以达到光速的水平，真正做到快如闪电。
激光武器可以精准的定向攻击。
激光武器的能量释放具有可控性——高能光束可以用于致命打击和高速切割，而低能光束可造成非致命性伤害。
科学画廊：激光炭疽热使纽约和佛罗里达州陷入多年的恐慌，人们亟待开发可以探测生化武器的新型工具。激光技术似乎为这一领域带来了新的曙光，科学家已经开发出一种可以实时探测炭疽菌的新型激光技术。
英特尔、美国加州大学圣巴巴拉分校的研究人员还向世人首次展示了一种电动混合硅激光器，试图清除人们生产低价、高度集成的硅光子芯片的最后障碍，这种芯片可以广泛应用于个人电脑、服务器和数据存储中心。
美国空军已经研制出三套经过测试的激光武器系统，某些已投入军事实战。这些系统包括机载激光（先进战术激光）、人员阻止与刺激反应系统和主动拒止系统。本文，将让您领略现代激光武器的魅力
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外骨骼系统揭秘
本文包括：
1. 引言 2. 可穿戴机器 3. 外骨骼技术挑战 4. 了解更多信息 5. 阅读所有工程学类文章
人类不是地球上最敏捷的动物，而且我们中的大部分人能够拿起和携带的重量都有限。而在战场上这些弱点可能是致命的，而这正是美国国防部研究计划署（DARPA）投资五千万美元为地面部队开发外骨骼套装的原因。这种可穿戴的机器人系统可以使士兵能够跑得更快、携带更重的武器以及跳过较大的障碍物。
DARPA供图
外骨骼将使士兵能够在携带更多负重的同时更快地移动。
外骨骼系统揭秘
从基本上讲，外骨骼是一种能够增强人体能力的可穿戴机器。想像一下，如果一个营的超级士兵可以像举起 5 公斤重的物体那样轻松举起上百公斤重的物体，而且能够以正常速度的两倍跑动，其战斗力将是无可比拟的。可见外骨骼在非军事领域的应用潜力同样十分巨大。2000年，DARPA征求人体能力增强系统的建议书，很快将会签约并开始外骨骼的开发。军方机构称，对这种新技术的测试至少要在十年之后才能进行，而要士兵能够穿上这些身体加强系统参加战斗，则可以需要更长的时间。根据预测，这些外骨骼系统能够提高士兵的力量和速度，而且还能通过内置的计算机辅助士兵在国外领土行军。但是，这种系统仍存在一些问题，包括如何为这些机器提供能量，它们将如何响应人体动作等。在本文中，我们将了解人类如何穿戴这些机器，研究人员必须克服哪些挑战才能将其用于战场和商业领域。
DARPA外骨骼计划的目标是让普通士兵变成可以跳过较高物体和高速奔跑的超级士兵。该计划现在仍处于初期阶段，所以这些可穿戴机器的具体细节仍然非常模糊。不过DARPA已经为这些可穿戴机器确定了一些可以期待的东西。下面是研究人员期望外骨骼在士兵身上实现的目标： 增大力量：士兵将能够携带更多的武器和军需品。通过增大力量，士兵还将能够在行军时移走途中的大障碍物。它还将使士兵能够穿上较重的身体护甲和其他防弹护具。20世纪60年代，通用电气公司(GE)与美国军方合作开发了一个外骨骼，称为Hardiman。它使得举起120公斤的重物就像举起5公斤重物那样轻松。
提高速度：普通人走路的时速为6至10公里，但是士兵通常还要在背包里携带重达约70公斤的军需品。在背负如此多的重物时，即使是条件最好的军队也难以很快行进。现在还不确定DARPA的外骨骼将能够走多快。不过测试表明，一种独立开发的身体放大器弹簧行走器的时速可超过16公里。
跳得更高和更远：现在还不清楚穿上机械套装将能够跳多远和跳多高，但是军方希望这种机器能够帮助士兵跳过降低行军速度的一般障碍物。
总的来说，士兵在不可预测的地形中长距离行军时，此装备可提高自己的耐久性。借助增大的力量，他们还将能够修复凭人体自身力量难以修复的重型设备。专家认为，由于增加了身体护甲，伤亡人数将变得更少。
DARPA供图
艺术家描绘的未来士兵穿戴外骨骼机器时的样子。
这些外骨骼机器还将配备传感器和全球定位系统(GPS)接收器。利用这一技术，士兵可以了解有关他们正在穿越的地形的信息，从而找出行进到指定位置的最佳路线。DARPA还在开发与外骨骼配套使用的计算机化织物，用于监视士兵的心率和呼吸率。
如果研制顺利，美国军队将普遍配备这些外骨骼，届时将出现大量可以跳得更高、跑得更快以及能举起巨大重量的超级士兵。然而，预期开发这些设备需要数年甚至数十年。在下一部分中，你将了解负责开发这些外骨骼的研究人员所面临的一些障碍。
DARPA不是第一个尝试建造外骨骼机械套装的组织。如前所述，GE在20世纪60年代便开发了称为Hardiman的液压和电动套装。该套装的问题是，它太过笨重（接近700公斤），根本不实用。今天有了更先进的材料，例如可用于建造更现代化的外骨骼的碳化纤维和其他材料。然而，该项目也并非没有挑战。 若要使外骨骼机器发挥作用，必须综合考虑五种因素：结构、能量、控制、促动和生物机械学。每种因素都有自己的一系列挑战。下面是DARPA概括的一些挑战： 构造材料：外骨骼必须用坚韧、轻质且有弹性的复合材料制成。该材料自身还必须能够抵御敌方火力，以保护穿用者。
能量源：补给能量之前，外骨骼具有的能量必须足以支持24小时。此外，产生能量的装置必须便于背挎。对于外骨骼研制者而言，创造出零噪音机器可能是最困难的一项任务。这种机器将由某种发动机驱动，那么他们将如何防止发动机发出噪音呢？
控制：机器的控制必须是无缝的。使用者在穿上该设备后必须能够正常活动。
促动：设计者必须使机器能够顺畅移动，以便穿用者不会太笨拙。与发动机一样，促动器也必须安静而高效。
生物机械学：机器能够像人一样移动吗？外骨骼必须能够左右和前后移动，就像人在战场中那样行进。如果它没有这种能力，则穿用该套装的士兵就可能处于极其危险的境地。开发者设计的结构必须像人体一样带有可弯曲的关节。
军用外骨骼将是人类研制的最复杂的机器之一，它还能促进机器人的开发，令机器人更像人类。外骨骼必须能够感应人体活动并对其做出反应。它们还必须能够将来自能量源的能量转换为可用的促动能量，以辅助穿用者开展活动。摆在开发者面前的挑战是巨大的，为了开发出这种外骨骼，新的设备和发明也将不断涌现。
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激光武器
激光是20世纪以来，继原子能、计算机、半导体之后，人类的又一重大发明。它的原理早在 1916 年已被著名的美国物理学家爱因斯坦发现，但直到1960年激光才被首次成功制造出来。激光具有许多非常重要的性质，例如定向性、极高的亮度、极高的能量密度、颜色即频率的单一性。这些性质使得激光技术一问世，就获得了异乎寻常的飞快发展，并应用于工业加工生产、热处理、科学实验、医疗技术等行业，并且和一些高新技术比如纳米技术相结合，又开拓出了许多新兴综合性的技术。和其它新型科学技术一样，激光技术也不出意外的被引入了军事领域中。
G. Hüdepohl/ESO
镭射导引星发射出的激光束
激光技术首先被应用于军事探测领域，经过多年努力，科学家们已研制出火控激光雷达、侦测激光雷达、导弹制导激光雷达、靶场测量激光雷达、导航激光雷达等多种类型和功能的激光雷达。激光雷达得益于激光的优质特性，具有高密集、快速度、高精度的特点，可以精确测量目标的位置、运动状态和形状，探测、识别、分辨和跟踪目标。当然战场上的武器装备同样引进了激光技术，下面我们将为大家介绍一种新式激光武器——激光炮，请继续阅读下节。
激光炮的原理
微观粒子都有一套能级系统，在不同能级上的粒子具有不同的能量状态。当粒子从高能级跃迁至低能级时，就会产生相应频率的光子，并释放出能量。如果有入射光子激励某能级上的原子，使其发生能级跃迁从而产生受激辐射，就可得到更多的特征相同的光子，这意味着原来的光信号被放大了。这种在受激辐射过程中产生并被放大的光就是激光。通过适当的激励方式和激励条件可以制造出能量密度极高的激光。
US Air Force
美国军方实验室正在进行激光实验
利用沿一定方向发射的激光束直接攻击目标的武器称为激光武器。经过多年的研究与发展，制造激光武器所需的各项技术有了长足的进步，科学家和军事研究人员成功的进行了一系列的激光试验，证明激光武器是可行的。小型激光武器可以对个体进行打击，灼烧人的皮肤和器官，甚至致人于死地。
',1)">
而激光炮威力更大，被称作“炮中之王”。激光炮是利用激光发生器产生高强度、高能量密度的激光，并将其定向发射出去的大型武器。其中激光发生器是激光炮的核心组件，因此激光炮的性能主要由激光发生器的性能所决定。目前，能作为激光炮的激光发生器有：化学激光器、气体激光器、固体激光器等，这些激光发生器各有特点，但都能产生高功率的激光。
请继续阅读下节，了解激光炮的特性。
激光炮的特性
激光炮首先被用于陆基装备，在美国军方制定的战术高能激光器计划中用于从地面对空中导弹进行拦截。随着激光武器技术的发展，激光炮在各军种中的应用程度呈上升趋势，美国军方提出了海军未来“海上打击”概念，即为海军潜舰装备激光炮系统，对敌方潜艇、舰艇以及海上导弹进行打击。
美国制造的最新一代航母“未来型航空母舰”上就部署了激光炮火力系统。另外，美军还计划把激光炮搬到太空轨道或卫星上去，可用它对敌方的空中目标实施闪电般的攻击，以摧毁对方的各类卫星，甚至能将对方的洲际导弹摧毁在助推的上升阶段。可见，激光炮的优势也许会使它成为未来战场中陆、海、空、天四大空间的主力。
激光炮的优势主要表现在四个方面：
精确：由于激光高聚焦度的特点，激光炮发射的光束可将能量聚集在一起，精确地击中目标甚至目标的脆弱部位；
迅速：激光束以光速射向目标，因此可以瞬间打击目标，不需要调整发射的提前量并且使目标无法躲避；
灵活：激光炮以激光束为炮弹，几乎不会产生后坐力，因此易于迅速变换发射方向锁定目标，而且射速高，可在短时间内打击多个目标；
抗干扰能力强：与导航导弹不同，激光炮发射的激光束不会受到电磁波的干扰。
基于以上特点，高能量激光束的破坏力极强，可以瞬间融化钢板装甲，击毁战车、飞机和建筑物，对地方目标进行迅速沉重的打击。此外，激光炮还可以对敌方的导弹进行拦截，从而有效的进行防御。
当然激光炮等激光武器也有弱点，还需要继续研究和完善：
随着射程增加，落在目标上的光斑增大，能量密度降低，破坏力减弱，有效作用距离因此受到限制； 在地面或飞机上使用，大气对激光有较强的衰减作用，不良天气、战场烟尘、人造烟幕等对激光的衰减作用更大，大气的折射和扰动也会给瞄准目标带来困难； 激光器的能量转换需要充足的能源供应，因此在目前技术条件下激光武器的体积和重量较大，限制了它的使用。
和所有科技发明一样，总有一天人类会完全熟练的掌握和操控激光技术，也许未来战争系列科幻电影中激光炮大显神威的画面很快会成为现实。当然，我们更希望这种武器能够在正确的时间用在正确的地方。
了解更多有关激光炮的知识，请继续阅读下节。
反激光可以用于抵御激光武器吗？
http://electronics.bowenwang.com.cn/laser-weapons.htm
2011年2月，由A•道格拉斯•斯通（Douglas Stone）牵头的美国耶鲁大学研究团队，研制出了世界上第一个反激光器，目前这个设备能够吸收激光入射光束的99.4%。这到底是个什么东西呢？它与激光有着怎样的关系？它的诞生又将给人类带来哪些福祉呢？它可以抵御激光武器吗？博闻网将带您一同走进反激光器的秘密世界。在了解反激光器前，我们先来了解一下激光的原理，请继续阅读下节。
激光
说到反激光器，大家可能首先想到的是激光，因为激光对于我们来说实在是再熟悉不过了。激光亮度为太阳光的100亿倍，是20世纪以来，继原子能、计算机、半导体之后，人类的又一重大发明，被称为“最快的刀”、“最准的尺”、“最亮的光”和“奇异的激光”。它的用途非常广泛，可以说已经深入我们生活的方方面面：激光治疗、激光打标、激光打孔、激光热处理、激光快速成型、激光涂敷、激光成像等技术，已经在各行各业以及人们的日常生活中得到广泛应用。其中，我们最熟悉的估计就是激光美容了吧，另外激光在军事方面也有重要的应用，它可以制作各种各样的激光武器，而且杀伤力很大。
Dick Luria/Photodisc/Getty Images
激光具有强大的力量，用于工业切割
激光的原理早在 1916 年就被著名美国物理学家爱因斯坦发现，但直到1960 年激光器才被首次成功制造。激光器一经问世，就获得了异乎寻常的发展。我们先来了解一下激光器的工作原理：
激光工作物质位于谐振腔内，当工作物质的某对能级之间发生粒子数反转分布时，频率处在这对能级自发辐射谱线宽度内的微弱光信号，将获得增益而扩大；由于谐振腔内存在各种损耗，光信号在其中传输时又会不断衰减。能否产生振荡，取决于增益与损耗的大小。光学谐振腔要获得光自激振荡，须令光在腔内来回一次所获增益，至少可补偿传播中的损耗。传统激光器一般是使用半导体物质等“增益介质”（如砷化镓）产生聚焦光束，这是一种相干光束。所谓相关光束就是振动方向相同、振动频率相同、相位相同或相位差保持恒定的两束光线，这样的两束光在相遇区域内就会产生干涉现象。
以上我们了解了激光器的工作原理，下面让我们一起去反激光器的世界看看吧！请继续阅读下节。
反激光器工作原理
与激光器正好相反，反激光器是能够吸收特定频率的光束而不是释放光束的一种设备。进入反激光器的入射光束能够相互干涉，最后会相互抵消。在这个过程中，光能够转化成热能释放出来。而且这个过程一般需要损耗介质的参与，比如硅就可以做这种损耗介质。反激光器的损耗介质与激光器的增益介质是相对而言的。
“反激光器”这一概念是由耶鲁大学理论家A•道格拉斯•斯通提出的。斯通是在向一位访问学者介绍激光背后复杂的物理原理时提出这一概念的，他还建议同事帮他想想激光反向作用原理，以便更清楚地了解传统激光器的工作原理。同时，他也开始思考能否研制一个与激光器工作原理相反的设备。
Photo courtesy Kirtland AFB/U.S. Air Force
“人员阻止和刺激响应”激光步枪，这种枪可以用激光阻止敌人进攻，但不致命
在2010年7月26日的《物理评论快报》上，斯通和他的研究团队发表了一份关于反激光器的理论研究成果。研究表明，特定频率激光光束进入含有硅片这种“损耗介质”容器内后，硅片能够将光束完美捕获，被捕获的光束会在容器内无规律来回运动，直到它们被完全吸收并转化为热能。这证明了反激光器可以利用最常见的半导体材料硅作为“损耗介质”来捕获激光光束。
2011年2月，斯通和他的研究团队在美国《科学》杂志上发表文章，声称已经研制出了世界上第一个反激光器，他们将其称为“相干完美吸光器”（CPA），目前这个设备能够吸收激光入射光束的99.4%。
理论上讲，反激光器能够吸收99.999%的入射光束。但由于实验条件限制，现在只能吸收99.4%的入射光束。“我们研制的这种设备只是一种概念验证”，斯通说，“但我相信，随着更多更高级反激光器的问世，我们会逐渐突破这种理论上的限制。” 同样，这个团队研制的反激光器宽度是1厘米，但斯通说，计算机已经模拟出了制作6微米宽（大约是人的头发平均宽度的二十分之一）反激光器的方法。
目前，世界各国都在致力于反激光器的研究，如意大利米兰理工大学的斯特凡诺•隆基在2010年9月9日的《物理评论A》上，介绍了将激光器和反激光器融合在同一个设备中的方法。请继续阅读下节，了解反激光武器有哪些应用价值。
反激光器的应用
虽然反激光器能够很好的吸收光束，但是它只能吸收特定波长的光，所以它并不适用于太阳能板，因为太阳能板要吸收不同波长的光。但斯通相信，未来某天反激光器能够被用做光学开关、探测器以及下一代计算机——光学计算机的其它配件上，这种计算机除了用电驱动外，还需要用光驱动。同时，反激光器能在放射学领域大显身手。斯通介绍，反激光器可以用于捕捉人体不透明组织中一小部分区域释放的电磁射线，用于医学透视成像和疾病治疗。另外，还可以通过光纤线来进行传真。
有人可能会想，激光武器在军事上发挥了那么大的作用。那我们能否利用反激光器来抵御激光武器的进攻呢？答案是不能。我们在前面讲到了，反激光器吸收相干光束后会将其转化成热能，而且这个热量是非常大的。如果战场上用反激光器作为激光武器的防御工具，虽然可以避免受到激光武器的直接攻击，但是由此产生的巨大热能同样能将人烧伤甚至烧死。
反激光器刚刚诞生，本身还有很多地方有待完善。它的许多用途可能还没有被发掘出来，而且现有很多用途还处于试验阶段。但是，我们相信，反激光器的前景是美好的，它会给人们带来更多的福祉，让我们拭目以待吧！
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激光武器工作原理
http://science.bowenwang.com.cn/exoskeleton.htm
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1. 激光武器工作原理 2. 激光为什么可以成为武器 3. 激光在军事中的应用 4. 机载激光武器 5. 非致命性和单兵激光武器 6. 了解更多信息 7. 阅读所有军事科学类文章
Lambert/Hulton Archive/Getty Images
在您的童年，是否曾经对玩具“激光武器”产生狂热。其实，“激光武器”不仅是儿童的幻想，也是众多军事科学家热衷钻研的新领域。
如果您对激光武器的想象还停留在科幻电影《星球大战》或者《星际迷航》，那就OUT了！在科幻世界里，未来战士用先进的激光武器殊死捍卫宇宙，他们通过激光束对目标展开定向攻击，瞬间将敌人击杀于无形。但是您知道吗？这种萦绕在科幻迷和军事迷心中的梦想，同时也吸引了世界各国的军方研究机构，他们试图开发出基于高能激光技术、微波技术在内的未来作战系统。未来通过激光束击落飞过海面的飞机、拦截迎面而来的弹道导弹，将不再是“纸上谈兵”。
如果说传统射弹武器是怒形于色的凶神恶煞，那么现代激光武器就是深不可测的隐形杀手。激光武器和其它定向攻击武器,以及子弹、导弹等传统射弹武器相比，具有以下优势：
激光武器的光能输出可以达到光速的水平，真正做到快如闪电。
激光武器可以精准的定向攻击。
激光武器的能量释放具有可控性——高能光束可以用于致命打击和高速切割，而低能光束可造成非致命性伤害。
科学画廊：激光炭疽热使纽约和佛罗里达州陷入多年的恐慌，人们亟待开发可以探测生化武器的新型工具。激光技术似乎为这一领域带来了新的曙光，科学家已经开发出一种可以实时探测炭疽菌的新型激光技术。
英特尔、美国加州大学圣巴巴拉分校的研究人员还向世人首次展示了一种电动混合硅激光器，试图清除人们生产低价、高度集成的硅光子芯片的最后障碍，这种芯片可以广泛应用于个人电脑、服务器和数据存储中心。
美国空军已经研制出三套经过测试的激光武器系统，某些已投入军事实战。这些系统包括机载激光（先进战术激光）、人员阻止与刺激反应系统和主动拒止系统。本文，将让您领略现代激光武器的魅力
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外骨骼系统揭秘
本文包括：
1. 引言 2. 可穿戴机器 3. 外骨骼技术挑战 4. 了解更多信息 5. 阅读所有工程学类文章
人类不是地球上最敏捷的动物，而且我们中的大部分人能够拿起和携带的重量都有限。而在战场上这些弱点可能是致命的，而这正是美国国防部研究计划署（DARPA）投资五千万美元为地面部队开发外骨骼套装的原因。这种可穿戴的机器人系统可以使士兵能够跑得更快、携带更重的武器以及跳过较大的障碍物。
DARPA供图
外骨骼将使士兵能够在携带更多负重的同时更快地移动。
外骨骼系统揭秘
从基本上讲，外骨骼是一种能够增强人体能力的可穿戴机器。想像一下，如果一个营的超级士兵可以像举起 5 公斤重的物体那样轻松举起上百公斤重的物体，而且能够以正常速度的两倍跑动，其战斗力将是无可比拟的。可见外骨骼在非军事领域的应用潜力同样十分巨大。2000年，DARPA征求人体能力增强系统的建议书，很快将会签约并开始外骨骼的开发。军方机构称，对这种新技术的测试至少要在十年之后才能进行，而要士兵能够穿上这些身体加强系统参加战斗，则可以需要更长的时间。根据预测，这些外骨骼系统能够提高士兵的力量和速度，而且还能通过内置的计算机辅助士兵在国外领土行军。但是，这种系统仍存在一些问题，包括如何为这些机器提供能量，它们将如何响应人体动作等。在本文中，我们将了解人类如何穿戴这些机器，研究人员必须克服哪些挑战才能将其用于战场和商业领域。
DARPA外骨骼计划的目标是让普通士兵变成可以跳过较高物体和高速奔跑的超级士兵。该计划现在仍处于初期阶段，所以这些可穿戴机器的具体细节仍然非常模糊。不过DARPA已经为这些可穿戴机器确定了一些可以期待的东西。下面是研究人员期望外骨骼在士兵身上实现的目标： 增大力量：士兵将能够携带更多的武器和军需品。通过增大力量，士兵还将能够在行军时移走途中的大障碍物。它还将使士兵能够穿上较重的身体护甲和其他防弹护具。20世纪60年代，通用电气公司(GE)与美国军方合作开发了一个外骨骼，称为Hardiman。它使得举起120公斤的重物就像举起5公斤重物那样轻松。
提高速度：普通人走路的时速为6至10公里，但是士兵通常还要在背包里携带重达约70公斤的军需品。在背负如此多的重物时，即使是条件最好的军队也难以很快行进。现在还不确定DARPA的外骨骼将能够走多快。不过测试表明，一种独立开发的身体放大器弹簧行走器的时速可超过16公里。
跳得更高和更远：现在还不清楚穿上机械套装将能够跳多远和跳多高，但是军方希望这种机器能够帮助士兵跳过降低行军速度的一般障碍物。
总的来说，士兵在不可预测的地形中长距离行军时，此装备可提高自己的耐久性。借助增大的力量，他们还将能够修复凭人体自身力量难以修复的重型设备。专家认为，由于增加了身体护甲，伤亡人数将变得更少。
DARPA供图
艺术家描绘的未来士兵穿戴外骨骼机器时的样子。
这些外骨骼机器还将配备传感器和全球定位系统(GPS)接收器。利用这一技术，士兵可以了解有关他们正在穿越的地形的信息，从而找出行进到指定位置的最佳路线。DARPA还在开发与外骨骼配套使用的计算机化织物，用于监视士兵的心率和呼吸率。
如果研制顺利，美国军队将普遍配备这些外骨骼，届时将出现大量可以跳得更高、跑得更快以及能举起巨大重量的超级士兵。然而，预期开发这些设备需要数年甚至数十年。在下一部分中，你将了解负责开发这些外骨骼的研究人员所面临的一些障碍。
DARPA不是第一个尝试建造外骨骼机械套装的组织。如前所述，GE在20世纪60年代便开发了称为Hardiman的液压和电动套装。该套装的问题是，它太过笨重（接近700公斤），根本不实用。今天有了更先进的材料，例如可用于建造更现代化的外骨骼的碳化纤维和其他材料。然而，该项目也并非没有挑战。 若要使外骨骼机器发挥作用，必须综合考虑五种因素：结构、能量、控制、促动和生物机械学。每种因素都有自己的一系列挑战。下面是DARPA概括的一些挑战： 构造材料：外骨骼必须用坚韧、轻质且有弹性的复合材料制成。该材料自身还必须能够抵御敌方火力，以保护穿用者。
能量源：补给能量之前，外骨骼具有的能量必须足以支持24小时。此外，产生能量的装置必须便于背挎。对于外骨骼研制者而言，创造出零噪音机器可能是最困难的一项任务。这种机器将由某种发动机驱动，那么他们将如何防止发动机发出噪音呢？
控制：机器的控制必须是无缝的。使用者在穿上该设备后必须能够正常活动。
促动：设计者必须使机器能够顺畅移动，以便穿用者不会太笨拙。与发动机一样，促动器也必须安静而高效。
生物机械学：机器能够像人一样移动吗？外骨骼必须能够左右和前后移动，就像人在战场中那样行进。如果它没有这种能力，则穿用该套装的士兵就可能处于极其危险的境地。开发者设计的结构必须像人体一样带有可弯曲的关节。
军用外骨骼将是人类研制的最复杂的机器之一，它还能促进机器人的开发，令机器人更像人类。外骨骼必须能够感应人体活动并对其做出反应。它们还必须能够将来自能量源的能量转换为可用的促动能量，以辅助穿用者开展活动。摆在开发者面前的挑战是巨大的，为了开发出这种外骨骼，新的设备和发明也将不断涌现。
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