主题：关于反射激光的一些探讨 -- 龙神将
家园 关于反射激光的一些探讨 在很多科幻影片和动画片中都有反射激光的镜头，自然界中的普通光是可以被镜面反射的，那么如果是那种大能量的可以将薄铁板击穿的激光束的话，如果垂直射向一面镜子的话（比如说是普通的干净锃亮的穿衣镜），是会烧穿玻璃还是会被反射回来把发射激光的仪器弄坏呢？有人说镜面背后的镀膜决定了是否能够反射激光，一般家用镜子的镀膜要是哪种材料制作的才能强悍到反射激光的地步呢？刚才忽然想起来光在水中会折射，如果一枚子弹击中一个装满水的的透明玻璃杯的话，那么肯定是打碎，那么如果是一束如子弹直径一样的激光呢？是不是会留下两个孔呢？并且这两个孔不是对齐的——因为光的折射。
以上这些都是我瞎想的，求物理学高人解答了，呵呵。
本帖一共被 1 帖 引用 (帖内工具实现)家园 历史回顾一下， 欢迎砸砖 80年代， 美国搞星球大战计划， 碰到两个问题。
1）激光武器要求的峰值功率挺高， 用于产生激光的宝石用不了两次就烧毁报废。
2）同样峰值功率要求， 用金刚钻镀膜的反射镜一次反射没完成也完蛋了。
如何解决？
家园 改进结构 棒式改成列板式，红宝石改成石榴石，就能好不少。能量不降，能量密度提高。光学质量靠放大种子实现
家园 家用镜子是无法反射高能量脉冲激光的 一般说的激光，就是脉冲和连续两种。连续激光只要不聚焦，镜子都可以反射。而脉冲激光又分为单脉冲的纳秒激光和连续脉冲的飞秒皮秒激光。飞秒皮秒激光尽管峰值功率很大，因为单脉冲能量低，所以热效应不是很明显，所以可以用一般镜子反射。但是纳秒激光器，只要单脉冲能量上到20毫焦，即使不聚焦也不能用家用的铝镜子反射了，必须使用棱镜或是镀膜反射镜。
任何反射镜都有一定的反射率，只有全反射镜损耗最小。但是全反射镜在进入和离去的界面上还是有一定损失。平面反射镜未反射的那部分哪里去了？对于金属镜来说是被吸收了，对于镀膜介质反射镜，吸收的部分很小，大部分是透过去了。所以金属镜不能用来反射能量高的纳秒激光。而镀膜介质镜也很少能反射大光谱范围的，反射率是和反射光谱范围相关的，反射范围大了，反射率就要降低。介质镜还有一个关键的弱点，它的最佳工作角是固定的，45度的就是45度的，90度的就是90度的，角度一转，反射率就降低了。不在它工作有效范围内的光，都会透过去，吸收少量，镜子倒是不容易被激光打坏（相对金属镜而言，实际上打坏也是很容易的），但是透过能量很高。
总之，用镜子防激光是很不实际的想法。使用微棱镜保护关键仪器和要害部位是可行的，但是很不可靠。
本帖一共被 1 帖 引用 (帖内工具实现)家园 再问一个蠢问题 普通镜子看来无法完全把激光反射掉，但是不是可能把相当一部份能量反射掉，剩下的靠材料自身的强度耐热来承受呢？这个和隐身和坦克装甲一样，不求完全彻底，只求“足够”，这个能不能做到？
- 复 再问一个蠢问题
家园 主要是强激光作用下普通镜子的表面一层膜不经打 普通镜子一般是化学镀的一层金属银或铝，虽然这层银能反射的激光的波长覆盖范围比较宽，反射效果也不错，但镀层不经打，表面一层膜一打掉，就没明显反射效果了了。真空镀的膜一般要好些。
一般对强激光很好反射的镜子对镀膜的要求很高，一般只能是对特定的波长而言的，而且和入射激光束的入射角度有关系。
家园 看来泛泛地谈不好谈，谈具体问题吧 比如说，激光反导是NMD的一个重要组成部分，ABL已经投入试验，不过没有听到多少好消息或坏消息。
洲际导弹飞行一共就那么一点时间，耐用性不是太重要的问题，在空间也没有大气摩擦或镜面污损的问题。如果进入外大气层后抛去保护罩，弹头周围有良好镜面保护是不难实现的，问题是，这点保护能否使弹头在外空不至于被激光摧毁？到了再入段，激光就没有太大的作为了。再入时的离子云（plasma sheath）恐怕激光也难以打穿，到近地大气层内时，大气的吸收、折射、散射、极化，抵消激光威力的因素太多了。
家园 使用微小角反射体密排是可以防止一些波长激光的攻击的 问题在于，如果敌人使用不同的激光波长，可能就不行了。比如用二氧化碳激光攻击玻璃制成的角反射体，可能这时候就反射不了了。
家园 可是激光武器实现那么困难，敌人的激光武器的波长不会是想变就可以变的 在基本激光机制一定的情况下，激光的应该还是在一定范围的吧？如果基本的激光机制变了很多，那应该已经不是同一激光武器系统了。我对激光实在是不懂，只是凭“常识”猜测，还望指教。
家园 的确大能量大功率激光的实现目前只是局限在几个波段 很成熟的摧毁性激光武器我感觉还没有实现。
气体激光器和化学激光器性能和使用寿命要差，
目前比较看好是固体激光器，但也有问题，一个是成熟的作为放大介质的材料也那么几种成熟的，Nd:YAG和 Nd:YLf是目前使用最多的，还有钕玻璃，波段在红外。
除此而外，激光器的体积也是个问题，冷却部分和电源部分目前也会占很大体积和重量，作为武器，连着打几发后，热量散不出去，激光器自身参数就变了，激光光束的质量就差下来了。
不过现在在发展热容激光器，故意让激光器达到热平衡，美国有这方面的报道；还有一种是薄片陶瓷激光器，散热据说也很好，这两种因为冷却系统能减掉不少要求，做为激光武器比较看好。
再一个方向是超短超强脉冲了，有种OPCPA的技术，目前发展已比较成熟，目前已经能很容易就在不大的空间里实现TW量级的飞秒脉冲。
其实感觉大家是过分夸大激光在摧毁方面的能力了，激光目前发展最迅速的其实是在通讯方面，一个光纤，一个半导体激光器，已经把激光和每个人联系在一起了。
家园 说的对 不过武器级的也不可小看。前年我在北京参加一个光电子技术展览，在那里看见一个国内小厂的展台。展出他们的用于加工的YAG激光器。就是一个洗衣机一半大小的电源，连一个10×10×100cm不到的激光头，基频1每脉冲100个J！当时吓死我了，因为我用来作实验的那个大家伙，电源和电冰箱一样，激光头也跟放平的大衣柜一样，额定输出才1J。
想想一下，这只是个国内不知名的小厂，棒式激光头，那么小的电源。要是提高加工工艺，换列板式或是热平衡式结构，通过一振两放来同时解决模式和能量的问题，再把这个激光导到大口径望远镜里面去，找俩山头校准一下，用来打卫星应该式可行的吧？能量不用再提高了，100j，只要汇聚在几个厘米的直径内，卫星是肯定受不了的。
不过我在别的网站阐述过这个想法，被扁了，据说衍射极限决定汇聚不到很小的面积。可是我想啊，要是用那种极长振荡腔，极低的输出增益选出来的单模放大，再用2米的天文望远镜聚焦也不成吗？
不过就是打不成卫星，打高空飞机一定也是没问题的，高空高速的飞机，比卫星还脆弱呢。
家园 咳、咳，请有钱人老兄汇总后单发主贴，保证加精！ 家园 那么对于激光的防护就没有什么有效的办法了吗？ 对于军事上的致盲激光，恐怕用戴墨镜的办法是没用了。更何况那种能穿透人体的激光束了。
家园 用激光来进行单兵致盲不是不行，但是没意义 因为你要是能看见这个家伙，你就能用狙击步枪把他干掉，致盲，要是他不正视你，说不定啥效果都没有。
而至于用高能激光机械性杀伤人体，那还是很久以后的故事哪。现在激光技术，就是把列板技术都用上，一个脉冲出1000J也就是到顶了，这个能量也不如一颗步枪子弹。而且，能做到这个的激光器，恐怕要用大卡车来拉了。所以用激光来作单兵机械杀伤，目前还是一个比较疯狂的想法。而且，一旦战场上烟雾弥漫，呵呵，激光就傻眼了。能透过浓雾的CO2激光器能量，体积，重复频率，都没有再进一步提高的可能了。
所以我说，激光未来再战场上的作用，一是探测，二就是杀伤高价值的指挥，探测通讯设施。倒是卫星，飞机和导弹会很值得攻击。
望远镜防激光是很容易的，虽然现在作不到，但是从原理上讲很容易，只要把虚像观察方式改成实像观察方式，中间加一个高级磨砂玻璃屏（想想单反相机的取景），激光就不会再对人眼和探测器有致盲作用了。
至于精密仪器设备，要想再激光面前保护自己，就要再表面多层敷设微型角锥全反射棱镜，这个是个好主意，不过也没有能够全波段工作的玻璃材料，要是知道你棱镜的材料，用能被吸收的激光攻击，也没啥太大防护意义。
家园 几位看起来相当专业的 说得已经很清楚了，偶也参合一下，当作一点回忆：
激光武器的特点是功率大，反应快，误差小。我说反应快不是跟吾富兄唱对台戏。他说“慢条斯理的，仔细瞄准，再行攻击”那是准备阶段，我说反应快是从发起攻击到攻击结束时间短，对于某些定轨卫星，运行轨迹早就被计算好了，即使是多重任务，“杀手星”要进行攻击，大概也就是分分钟的事情。所以军事卫星不仅是要多颗以作备份，还要有机动能力，防护能力与变轨能力，增强存活率；从反攻的角度说，要隐藏和保护自己的“杀手星”：就是装备了激光武器的卫星。卫星对卫星进行攻击，不需要等技术成熟，而是现在就可以做到了的事情。
用激光攻击地面目标，拦截导弹现在有试验，但是也就到这一步为止：攻击变轨目标需要强大的计算能力，激光器转向也比较困难（主要因为他就那么一束，扫过去一下没碰着就没第二下的机会了）；用激光武器攻击人体，属于奢侈的行为，基本上不怎么费劲，玩票性质，有攻击坦克瞄准镜，攻击士兵眼睛的，但是没啥意思，也许以后维和部队用得着。上面说的都是利用激光的高能性进行物理攻击，利用激光的单向性用于探测等等，早就有了。但是大雾一起，效果就差，还是综合各种方式的保险。
防护目前似乎很难。角度 波长等等条件决定了反射率不可能高的。激光器谐振腔内的一面是全反镜，另一面是半反镜：激光武器全反镜的反射率至少是四个九，再低就没什么意思，成民用的了，5年前看的资料最高反射率好像是七个九，一个八，虽然过了这么些年，增加也很难，恐怕还是这个数。这么高的反射率是因为已知波长加垂直入射；半反镜那边一般是80％的反射率，当激光在谐振腔中激荡能量集中到一定程度，满足了出射条件，就发射一束激光。剩下的，继续震荡，增加能量，构成循环。
评价激光强度是算功率而不算功，废话，所有机器都这样算。说多少焦是没有意义的。不过吾富兄说的那个“功率密度和能量密度”也对，就是太专业了点，我打赌很多人不知道纳秒（这个有纳米的宣传，可能知道的人比较多），飞秒，皮秒到底是多少，嘻嘻。简单说是在保证能量供应能力的基础上，单位时间内功率越大越好。
天军是个时髦的概念，好像我们国家在这个上面离老美差得并不多，还有点叫板的资格，不然打起仗来会很惨。
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