DARPA testado com sucesso uma matriz óptica faseada (OPA) combinando 21 feixes de laser, como parte da Excalibur programa. Com cada um dos 21 elementos da matriz dirigidos por laser de fibra amplificadores a matriz de baixa potência foi capaz de acertar um alvo com precisão a uma distância de 7 km (4,3 milhas). Em três anos, a agência espera ampliar o projeto, oferecendo níveis de energia de 100 kW de classe arma no alvo.
A OPA usado nesses experimentos consistiu em três grupos idênticos de sete lasers de fibra hermeticamente embalados, cada medidas de cluster apenas 10 centímetros de diâmetro. De acordo com Joseph Mangano, DARPA gerente do programa, a agência planeja ampliar o projeto ao longo dos próximos três anos, em última análise, a transmissão de até 100 quilowatts de energia - níveis de outra forma difíceis de alcançar em um pacote tão pequeno.
"Além da arma a laser s, esta tecnologia também pode beneficiar aplicações de baixa potência, como comunicações de laser ea busca por e identificação de alvos, ". Joseph Mangano, DARPA PM
Futuros testes visam provar as capacidades do OPA em ainda mais intensas condições de turbulência ambiental e em potências mais altas. Tais avanços podem oferecer um dia confiabilidade e desempenho para aplicações como aviões autodefesa e defesa contra mísseis balísticos melhorado.
O recente teste empregadas quatro desses módulos agrupados em um matrizes laser. DARPA planeja testar conjunto coerente de 10 de destas subapertures, cada um conduzido com um multi-kW coerentemente combináveis amplificadores de laser de fibra, para entregar aproximadamente 100 sistemas de laser classe kW para ataques de precisão contra ambos terra e alvos aéreos. Foto: DARPA
"O sucesso deste teste no mundo real fornece evidências de como lasers OPA agora poderia superar lasers legados com lentes convencionais", disse Mangano, "Com a eficiência de energia de mais de 35 por cento e a qualidade do feixe quase perfeito de matrizes laser de fibra, estes sistemas pode atingir o ultra-baixo tamanho, peso e exigências de energia (swap) necessário para a implantação em um amplo espectro de plataformas ", disse Mangano. "Além da arma a laser s, esta tecnologia também pode beneficiar aplicações de baixa potência, como comunicações de laser ea busca por e identificação de alvos, ".
Além da escalabilidade, Excalibur demonstrado quase perfeita correção de turbulência atmosférica - em níveis bem acima que possível com ópticas convencionais.Embora não seja normalmente perceptível em distâncias curtas, a atmosfera contém flutuações de densidade turbulentos que podem aumentar a divergência e reduzir a uniformidade de feixes de laser, levando a difundir, mudou e endpoints de laser splotchy, resultando em menos energia no alvo.
"Além de escalabilidade, Excalibur demonstrou correção quase perfeita de turbulência atmosférica - em níveis bem acima que possível com ópticas convencionais. "
A recente demonstração Excalibur usado um algoritmo de otimização ultra-rápido para efetivamente "congelar" a atmosfera profundamente turbulento, e, em seguida, corrigir a atmosfera opticamente aberrado estática resultando em sub-milissegundos para maximizar a irradiância de laser entregues ao destino. Estas experiências validado que a OPA poderia ativamente correto para distorção atmosférica mesmo grave. A manifestação correu várias dezenas de metros acima do solo, onde efeitos atmosféricos pode ser mais prejudicial para aplicações militares. Além disso, estas experiências demonstraram que a OPA pode ser importante para corrigir os efeitos de turbulência camada limite em torno de plataformas de aeronaves que transportam sistemas laser.
A demonstração de sucesso ajuda a meta avanço de Excalibur de um sistema laser de classe 100 quilowatts em um escalável, ultra-baixo SWaP OPA configuração compatível com as plataformas de sistema de armas existentes. O desenvolvimento contínuo e teste de fibra óptica Excalibur matrizes laser pode um dia levar a multi-100 de classe kilowatt lasers de alta energia (HEL) em um pacote de 10 vezes mais leve e mais compacta do que legado sistemas laser de alta potência.
De acordo com o programa Excalibur DARPA explora o desenvolvimento de tecnologias de matriz óptica coerentes faseados capazes de reduzir o tamanho e peso de armas de laser 10 vezes mais leves e mais compactos do que os sistemas de alta potência de laser químicos existentes. A arquitetura de elementos em fase óptica fornece sistemas eletro-ópticos com a mesma flexibilidade missão e melhorias de desempenho que microondas matrizes faseada prever sistemas de RF. Como tal, as futuras matrizes multifunções Excalibur também pode executar tarefas, incluindo radar laser, designação de alvos, comunicações a laser e ar-plataforma de auto proteção.
"Excalibur fibra óptica matrizes laser pode um dia levar a multi-100 HEL incidem classe quilowatts em um pacote de 10 vezes mais leve e mais compacta do que legado sistemas laser de alta potência"
Ao contrário dos lasers químicos que dependem de uma única fonte de alta potência, essas matrizes faseada vai combinar de forma coerente baixo consumo de energia lasers de acionamento elétrico, tais como lasers de diodo e amplificadores de laser de fibra. Coerentemente combináveis lasers de diodo de modo único e sistemas à base de fibras pode fornecer uma eficiência global de laser superior a 50 por cento e 30 por cento, respectivamente, mantendo-perto de difração limitada qualidade do feixe. Para produzir um sistema de armas de grau, no entanto, a sua potência de saída deve ser aumentada sem introduzir ruído de fase óptica adicional e instabilidade modal. Tecnologias Beam-de direção será realizada para se fazer essas matrizes conformado com a fuselagem, para fornecer redirecionamento rápida através de um grande campo de respeito, e para compensar os efeitos da turbulência atmosférica.
Lasers de alta energia tem o potencial de beneficiar uma variedade de missões militares, particularmente no que armas ou dispositivos de comunicação como alta largura de banda. No entanto, a troca maciça de sistemas laser legados limitar seu uso em diversas plataformas militares. Mesmo se as limitações de swap pode ser superado, a turbulência que se manifesta como flutuações de densidade no tamanho feixe de laser aumento atmosfera para o alvo, limitando ainda mais a laser alvo irradiância e eficácia a longas distâncias.
Fonte: Defense
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