美国海军最先进的激光武器，看起来像一只昂贵的业余望远镜。

它从庞塞号的一个高架上伸出，警视着波斯湾白天的上空，它的操作员坐在船上另一处的黑暗房间里，看起来像是一个游戏操纵者。

他面前的屏幕上显示，一艘小船正漂浮在庞塞号附近，载着一件黑色物体。肉眼看不到照射该物体的红外线，但可以看到一个点逐渐变亮，直到突然爆炸，升起的金属碎片旋转着落入水中。

这种由6种工业切割和焊接激光器组装而成的武器产生的总功率仅为30千瓦，根本不像数十年前的军事科学家梦想中可击落洲际弹道导弹的兆瓦级怪物。

但倡导者们认为，这是向未来在实际军事行动中部署激光束武器迈进的重要里程碑。他们补充说，这源自目标和技术的转变。

目标的转变已持续多年，从对拥有核武器的“流氓国家”进行全球性防御转变为针对叛乱分子的地方性防御。

技术转变的跨度则更大：转向光纤激光器这一热门新固态技术。光纤激光器已经具备了规模达20亿美元且在快速增长的产业基础，将全球电信业的原材料变成了切割和焊接金属的工具，而如今它正在形成更大规模的能量，能够产生毁灭性作用。

五角大楼官员认为，高能激光器，就像现在退役的庞塞号上测试的激光器一样，可以在陆上和海上发挥各种作用：摧毁叛乱分子在伊拉克和阿富汗等地部署的廉价火箭、火炮、无人机和武装船只。

今天，摧毁叛乱分子发射的一枚价格在1000美元左右的火箭可能需要耗费一枚价格为200万至300万美元的爱国者截击导弹。五角大楼官员称，相比之下，用光纤激光武器发射激光只需要耗费1美元的柴油。

除美国之外，其他军事强国也正在致力于研发100千瓦级的光纤激光器，用于可靠地摧毁数千米外的目标。

中国的保利科技、以色列的拉斐尔和德国的莱茵金属防务公司已经研发出光纤激光器，至少与美国海军在庞塞号上展示的原型一样强大。

英国花费3000万英镑建造了一座名为“龙火”的50千瓦激光器，日本正在研究光纤激光器以阻止短程火箭和朝鲜弹道导弹的攻击。

自从15年前启动了研发电泵浦高能激光器计划以来，美国一直处于领先地位，并且受益于IPG光学器件公司领导的高功率工业光纤激光器行业的快速发展。

该公司于1990年在俄罗斯成立，并于1998年将其总部迁至美国，总部位于马萨诸塞州牛津。其分支机构遍布世界各地，成为全球光纤激光器市场的领导者。

“自从激光问世以来，国防部一直想研制出一种激光武器系统。”国防承包商洛克希德•马丁公司的激光和传感器系统高级研究员罗伯特•阿夫扎尔（Robert Afzal）说，“关键要素是这种高功率电动激光器要造得足够小且足够强大，从而实现不需要腾空所有（其他）东西，就可以将它放在陆军卡车、空军飞机和海军舰艇上。”虽然还有其他技术正在研发中，但光纤激光器似乎将首先成为完成该任务的技术。

五角大楼迷恋于制造激光武器的想法源自1959年，物理学家戈登•古尔德（Gordon Gould）走进成立仅有数月的高级研究计划署（ARPA）的那一刻，就在那时，古尔德提出了制造激光器的建议。激光的构想者有3人，古尔德就是其中之一。1957年末，37岁的古尔德在哥伦比亚大学读研究生时提出了相干光的想法。

在灵感启发下，几周内，他勾勒出了自己的设想：在一个长而薄的圆柱体两端放置一对反射镜。他一根接一根地抽烟，餐桌上摆着一堆参考资料和一个笔记本。他意识到激光器可以将光线集中在一起成为强大的光束。古尔德产生了制造激光器的想法后，就立即放弃攻读博士学位，开始为其发明申请专利，最终得到了TRG公司的帮助，并于1958年初开始为该公司工作。

核导弹防御是美国国防部递交新武器研究的首要议题之一。光速武器的前景使这个羽翼未丰的机构对其深感兴趣。APRA为古尔德的提案拨款100万美元（约相当于今天的800万美元）。（不幸的是，五角大楼决定将这项工作列入机密类，而他年轻时曾为共产党工作过，导致无法通过开展自己的项目所需要的安全审查。）

产生强大的光束需要的不仅仅是一对镜子。需要在镜子之间放置一些发射光线的材料，并找到将能量泵入该材料的方法。第一台可运行的激光器是在一块包含发光铬原子的固态合成红宝石上建造的，这些铬原子可用闪光灯明亮的光脉冲进行激发。不久又推出了其他类型的激光器：人们发现通过充满氦气和氖气的隧道放电可产生相干光，边缘抛光得像镜子一般的砷化镓二极管中的电流脉冲也可以。

但五角大楼想要更高的功率，而利用这些输入源是不可能获得的。在ARPA最初的机密项目“海边”，研究人员制作了数厘米厚的棒状固态激光器，但绝大部分输入的光能转化为加热发光固体的热能，仅有极小一部分产出光束。所以这种方法被放弃了。类似的问题使人们不再考虑早期的气体和半导体激光器。

20世纪60年代中期，就在美国军方即将放弃研制激光武器时，波士顿附近的Avco-Everett研究实验室的研究人员提出了一种惊人的新方法。他们点燃碳氢化合物燃料，通过一组火箭般的喷嘴，强迫热气在一对反光镜间流动，产生数十千瓦的红外激光。

这种流动气体技术在整个冷战期间推动了美国激光武器研究的发展。这种能够提供兆瓦级功率的新燃料使人们产生了建立空间轨道激光站的梦想。时任总统里根的战略防御计划花费了数十亿美元研究如何利用天基激光器来击落苏联洲际弹道导弹。冷战结束后，美国空军又花费了数十亿美元，将巨大的导弹防御激光器装在波音747飞机上，用于对抗朝鲜等国家发射的导弹。2010年，这个兆瓦级巨兽真的在一次测试中击落了一枚弹道导弹（这是第一次），但远远不够实用。后来，时任国防部长罗伯特•盖茨终止了这项计划，宣称：“我不知道谁会相信这是一个可行的想法。”

同样，为五角大楼新的反叛乱任务研发的小体积、低功率的化学激光器最终也遭遇了类似的命运。1996年，美国和以色列共同启动了一项计划，测试由汤普森•拉莫•伍尔德里奇公司（TRW，现已并入诺斯洛普•格鲁门公司）研发的100千瓦级化学燃料气体激光器。战术高能激光器曾在2000年和2001年击落火箭和炮弹。大约在同一时间，2000年，科尔号驱逐舰遭到了自杀式袭击，凸显了小型船只的危险性，需要找到对策。

但是，TRW公司研发的这种激光器存在两大问题：首先，它不实用，因为体型太大，由4辆18轮拖车和1只与超大型探照灯一样大的单独光束导向器组成。其次，尤其让五角大楼的后勤专家感到头疼的是它使用特殊的化学燃料。特殊燃料供应一直是后勤方面的一块烫手山芋，因为供应上出现一丁点儿问题都会使武器变得无用。更糟的是，这些化学品本身就是武器。它们通过反应生成氟化氢，氟化氢这种气体能够破坏眼角膜、灼伤肺部、严重损害皮肤，对操作士兵造成严重危害。

与此同时，另一种激光技术正在迅速发展。1960年代，俄罗斯的卓尔斯•阿尔费罗夫（Zhores Alferov）和美国的IEEE荣誉勋章获得者赫伯特•克罗默（Herbert Kroemer）发明了一种结构，该结构可以通过限制光和电流的流动来显著提高半导体器件（包括二极管激光器在内）的性能，他们因为这项成就而赢得了2000年的诺贝尔物理学奖。在1977年以前大约7年的时间里，贝尔实验室将用于光纤通信的二极管激光器的寿命从仅有几秒钟延长到100年。之后，其他人大幅提高了二极管激光器的功率，并将其效率提高到可将大约一半的输入电力转化为激光。

当然，10千瓦不足以阻止一艘高速航行的船只投放炸弹。美国海军在庞塞号上演示的激光器实际上采用了6台IPG制造的工业光纤激光器，每台激光器的额定功率为5.5千瓦，通过同一台望远镜投射，形成了30千瓦的光束。但仅仅将更多台工业光纤激光器的光线投射到更大的望远镜中并不能产生摧毁或阻止远处快速移动的目标所需的紧密聚焦的100千瓦光束。五角大楼需要单台功率达到100千瓦的系统。激光器能够跟踪目标移动，持续瞄准其易于攻击的点，如发动机或装载的炸药，直至光束将其摧毁。

但现有方法还做不到那一点。“如果我能用单根光纤制作一台100千瓦的激光器，那真是太好了，但我做不到，”洛克希德•马丁公司的阿夫扎尔说，“单光纤激光器达到高功率会解体。”他补充说，要产生那么大的火力需要采用新技术。领先的候选方法是将许多单独的光纤激光器发出的光束以更可控的方式进行合成，而不是将它们全部通过同一台望远镜进行发射。有两种方法看起来很有希望。

一种想法是精确匹配几台相同的光纤激光器发出光波的相位，以便将它们相加以形成单个更强大的光束。每台光纤激光器发射的光波都是相干的，意味着所有发射的波都以锁步方式前进，每个波峰都与其他波峰同步锁定，每个波谷都与其他波谷同步锁定，以此类推。

理论上，合成几台不同的光纤激光器发射的光束应该能形成一个强大的光束，可以紧密聚焦到数公里以外的目标。相控阵天线可以同步合成多台无线电发射机的相干输出，但是这个技巧在光波方面要困难得多。这是因为光波长要短几个数量级（雷达的波长为数厘米，而光波长只有1微米左右），因此非常难以将光波那么精确地对准，使它们有效地相互叠加而不相互干扰。

另一种想法是忽略相位，合成许多台光纤激光器发射的光束，每台光纤激光器都有光学元件来限制它所发出波长的光谱范围。这样产生的光束各有不同的波长，所以将它们合成为一个光束时，这个光束包含一系列不相互干扰的波长。这种技术被称为“光谱波束合成”，由波分复用技术改进而来，后者已在将更多数据填入光纤通信信道方面取得巨大成功（见本文下方往期推荐《光纤经过几十年呈指数级的增长之后，这一趋势还能继续吗？》）。

为了实现这项技术，洛克希德•马丁公司研发出特殊的光学元件，这些光学元件可以根据波长的不同而以稍微不同的角度对单独的光纤激光器发射的光线进行折射，就像棱镜分开光谱的颜色。这种折射将它们的输出合并，从而形成单个光束。2014年，该公司“为了了解该技术的物理现象和基础工程问题，用自有资金建造并测试了30千瓦激光器”，阿夫扎尔说。该系统将96个不同波长的300瓦光束合成为总功率达30千瓦的单光束。阿夫扎尔说，激光器以相对较低的功率运行时可产生更高质量的光束，而且，将它们的输出结合成大功率的光束比构建具有相同光束质量的单个大功率激光器更为容易。

去年，洛克希德•马丁公司将这种技术的功率提高到单只激光器60千瓦，并将其交付给位于阿拉巴马州罕茨维尔市的美国陆军太空和导弹防御系统司令部，安装在战场即用的军用卡车上。该激光器“创造了新的‘武器级’固态激光器效率的世界纪录，比之前的世界纪录提高了40%”，该司令部高能激光技术研究示范中心负责人亚当•阿伯利（Adam Aberle）如是说。这种高效率大大减轻了热管理的问题。

达到这种效率，一个激光系统在光束为100千瓦时只产生不到150千瓦的废热功率。相比之下，诺斯洛普•格鲁门公司2009年制造出的非光纤激光器在发射相同功率的光束时会产生400多千瓦的废热功率。3月1日，洛克希德•马丁公司宣布，到2020年，它将为美国海军供应两套类似的激光器，名为太阳神（HELIOS），它将具有至少与上述相同的功率。海军会将其中一套安装在驱逐舰上，将其与该舰的战斗管理系统进行整合，第二套将在新墨西哥州的白沙导弹靶场上进行陆地测试。

“我们认为大功率光束合成光纤激光器的研发是最后一个难题。”阿夫扎尔说。也许如此，但人们对激光武器的追求远未结束。既然高能激光技术看起来可行，全球的武装部队就需要弄清楚如何将它部署在战斗中，并确定它的攻击目标。反过来，要应对这些挑战，需要设计、构建、测试和改进所需要的硬件，将强大的激光器变为可移动的武器系统，包括用于载运激光器的卡车、轮船和飞机；用于发现和跟踪目标的传感器和计算机系统；向激光器供电的电源管理系统；防止激光器过热所需要的冷却系统；以及将强大的光束长时间聚焦到移动目标，将其摧毁或使之瘫痪所需要的光学元件。

硬件问题并非挑战的全部。武器研发团队将把他们强大的新型激光器移交给美国海军海上系统司令部等操作团队，将新技术纳入作战计划并制定相应的运行保障程序。这些操作团队还负责对激光器对潜在目标的杀伤力进行关键测试并制定在该战斗中使用激光器的战略和策略。

简而言之，在测试范围内将一些火箭在空中引爆的能力不足以让激光武器在武器库中获得一席之地。军方花了将近60年的时间才达到让激光看起来可以用于实战的程度。但五角大楼里满是在枪支和火箭炮等“动能武器”相伴下成长起来的高级军官，必须让他们彻底确信巴克•罗杰斯时代真的已经到来。如果没有这种广泛的支持，就没钱积极开展新武器研发这一艰巨而昂贵的工作。正如一句人们熟知的名言所说的那样（在完全不同的情况下）：“没有美元，就没有巴克•罗杰斯。”