Công nghệ laser mới hứa hẹn mở ra kỷ nguyên mới cho vũ khí phòng thủ

Bốn chùm tia laser mạnh mẽ rời khỏi Kính viễn vọng Đơn vị 4. Ảnh: Ghizzi Panizza/Wikimedia Commons

Đột phá từ cấu trúc laser PCSEL

Thành tựu này xoay quanh laser phát xạ bề mặt tinh thể quang tử (PCSEL), một loại laser nổi tiếng với độ sáng cao hơn và khả năng kiểm soát nhiệt được cải thiện.

Nhóm nghiên cứu đã giới thiệu một cấu trúc được thiết kế lại, hứa hẹn cải thiện hiệu suất khi sử dụng liên tục ở công suất cao.

Được thiết kế để hoạt động ở nhiệt độ phòng và phát ra bước sóng an toàn cho mắt, PCSEL nâng cấp duy trì chất lượng chùm tia ổn định trong quá trình sử dụng liên tục, khiến nó trở thành lựa chọn lý tưởng cho việc triển khai trên chiến trường.

Các thử nghiệm sử dụng hình ảnh hồng ngoại và phổ kế đã xác nhận hiệu suất của laser và khả năng duy trì chùm tia ổn định, tập trung chặt chẽ ở bước sóng 1,5 micromét.

Các PCSEL trước đây dựa vào lỗ thông khí để làm mát, nhưng cấu trúc của chúng thường bị suy giảm khi vận hành liên tục do sự dịch chuyển nguyên tử.

Thiết kế mới được cho là đã loại bỏ khiếm khuyết đó, cải thiện độ ổn định nhiệt và độ bền bỉ dài hạn.

Nhiều năng lượng hơn, ít làm mát hơn

Không giống như các loại laser phát xạ bề mặt khoang dọc (VCSEL) phổ biến hơn, vốn chỉ giới hạn ở các ứng dụng tầm ngắn như điện tử tiêu dùng và Công nghệ Phát hiện và Đo lường Ánh sáng (LiDAR), PCSEL có thể được mở rộng cho các vai trò tầm xa, công suất cao trong phòng thủ tên lửa, vũ khí drone và hệ thống không gian.

Chùm tia đơn chế độ và khả năng chịu nhiệt của chúng hỗ trợ các thiết kế quân sự mà không cần hệ thống làm mát cồng kềnh, mang lại cho các nhà thiết kế quốc phòng sự linh hoạt hơn cho các nền tảng di động và trên độ cao lớn.

Phiên bản nâng cấp này cho phép PCSEL thể rắn, công suất cao, không có bộ phận chuyển động và làm mát tối thiểu, lý tưởng cho các hệ thống yêu cầu bắn liên tục và ít bảo trì.

Mở rộng quy mô sản xuất

Với sự hỗ trợ từ Phòng Thí nghiệm Nghiên cứu Không quân Mỹ (US Air Force Research Laboratory), nhóm nghiên cứu đã giải quyết được một trở ngại lớn trong phát triển laser: tăng công suất đầu ra mà không gây quá nhiệt hay sụp đổ cấu trúc.

Cấu trúc điện môi chôn bên trong đảm bảo laser có thể hoạt động ở nhiệt độ cao hơn trong thời gian dài hơn mà không bị suy giảm hiệu suất hoặc hỏng hóc kết cấu.

Hiện nhóm nghiên cứu đang tiếp tục nâng công suất đầu ra, thu nhỏ kích thước và hoàn thiện phương pháp sản xuất để đẩy nhanh quá trình tích hợp vào các nền tảng quốc phòng.

Theo NextGen Defense

Hải Yến