一束雷射背後，是一個國家科研水平和綜合國力的比拼。
正解局出品
今年3月，中東土豪沙特發布了一條「買家秀」。
該國國防部嘉獎一名軍人，因其使用Silent Hunter雷射武器成功攔截了敵人出動的無人機。
這款雷射武器，產自中國。
中國造的雷射晶體，為什麼讓美國也望塵莫及？
咱們先了解一下什麼是雷射。
雷射的英文是laser，但很多人不知道的是，Laser是「Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation」的縮寫，字面意思為「受到激發輻射而產生的光的放大」。
雷射的原理，在1916年由愛因斯坦揭示。
特定原子吸收能量，其外層電子受輻射躍遷到高能級，高能級不是穩定狀態，等電子回落到低能級的時候，釋放出的能量以光子形式對外發射。
三種金屬離子的激發和發射光的波長（藍色為激發，紅色為發射）
除了不發散之外，雷射還具有亮度高、方向性好、單色性好等特點。
這些特點很符合子彈的特徵，決定了雷射能作為武器來使用。
利用定向發射的雷射束，集中能量指向目標，造成直接毀傷，光的能量越高，殺傷力越大。
六種顏色的雷射，從上至下能量依次降低
雷射本身就是光，所以雷射武器具有傳統武器不可比擬的優勢。
天下武功唯快不破，現代戰爭中，速度是決定勝負的關鍵要素。
跟子彈的速度相比，雷射武器的射速是天花板的光速，真正做到「瞄準即擊中，見到就消滅」，絕對不給目標任何躲避的機會，更不存在攔截的可能性。
另外，雷射還能抗電磁干擾，發射器/武器可重複使用，轉移火力快，總體性價比非常高。
這些特點廣受大國軍方的青睞。
可能有人會問，雷射不就是一束光嘛，照過去能有那麼大的威力嗎？
雷射號稱「最快的刀」和「最亮的光」，亮說明能量高。
雷射的定向性好，光束髮散度極小，大量光子集中照射到極小的面積內，能量密度極高，看上去特別亮。
雷射的亮度比陽光強百萬倍。
一束雷射照到目標，其表面材料被迅速加熱，溫度升高，區域軟化、熔化，甚至氣化，目標物受到損壞或產生爆炸。
這是熱破壞。
如果雷射功率夠高，能量夠強，照射表面形成電離、氣化，產生的等離子體還會高速向外噴射，造成的反衝力會使目標變形斷裂。
這是力學破壞。
等離子體帶電，能夠放出紫外線或X射線，對目標電子元件的損害非常大，這種輻射破壞簡直是現代高精尖武器的天然剋星。
千萬別覺得雷射武器打出去只有巴掌大，對目標物的打擊可是極其致命的。
被雷射武器擊落的某架無人機
根據沙特軍方提供的照片，被雷射武器擊中的無人機，從內到外全部損壞，像是被炸過一樣。
雷射的原理髮現於一戰期間，但直到二戰結束，人類也沒有造出任何雷射發射器。
二戰結束後，全球的科技精英齊聚美國。
1960年，美國人得到了人類歷史上第一束雷射。
1970年代，美國空軍開始雷射武器的研發，但雷射應用很快遇到瓶頸，他們發現當時的化學雷射器產生的雷射整體太弱，很難作為武器使用。
所以此後40多年裡，美國人主要把雷射技術用在民用領域，包括醫學、雷射印表機、CD機、舞台效果……
正在進行的雷射試驗
美蘇爭霸，美國人搞雷射武器，蘇聯人也沒閒著。
1973年，蘇聯成立了專門研製雷射武器的設計局，製造出陸基雷射武器，專門用來攻擊美國的軍事衛星。
雖然由於發射器技術的天生弊端，只能造成熱破壞，簡單損壞衛星上的探測器，令其無法正確判斷目標，但還是取得了一定效果。
1980年，五角大樓的發言人說，蘇聯正在研製一種能摧毀衛星的雷射武器系統，該研究美國也在進行，但蘇聯人的武器功率稍稍領先。
1983年，時任美國總統里根在一次演說中提出「星球大戰」計劃，在描繪的太空戰中，雷射是最主要的武器。
雷射武器技術含量極高，全球「玩家」不多，不過俄羅斯、美國、中國、以色列、英國等幾個國家。
搞雷射武器的門檻很高，不僅國力要強，科技實力也得頂尖，工業基礎還得完備。
因為雷射武器研發，比拼的不是單一技術，而是從基礎化學、基礎物理到材料科技、製造業體系等綜合實力的競爭，花的錢自然是天文數字。
如果沒有強大的國力支撐，根本玩不起。
整體來看，美國研發最早、科技實力最強，為何雷射器反而落後中國？
最主要的原因，是方向出了問題。
雷射器按照產生雷射的物質狀態區分，主要有兩種：化學雷射器和固體雷射器。
化學雷射器里發射雷射的是特殊氣體或液體的分子，固體雷射技術里發射雷射的則是固體，更具體地說，是分子排列非常規律的晶體。
前者出現較早，技術成熟，但產生的雷射以紅光黃光為主，單個光子的能量比較低，適合民用。
後者出現較晚，能產生綠光甚至紫光，光子能量更高，最適合做雷射武器。
美國一開始選用的就是化學雷射器。
1992年，美國空軍啟動空基雷射器計劃，研究飛機搭載雷射器的技術，ABL計劃可以攻擊飛彈和衛星，ATL計劃能從空中精準打擊對方目標。
ABL主要用於飛彈防禦，ATL則用於空地作戰。
最後，ABL和ATL都沒有取得應用上成功，最主要的問題是雷射器技術的缺點，化學雷射器的重量和體積都太大，而且還得進行廢氣處理，所以只能搭載在波音747這樣的大飛機上，很容易被提前發現。
ABL項目簡介，搭載于波音747-400F，雷射類型為氧碘化學雷射器
無奈之下，美國從化學雷射器轉向了固體雷射器。
2020年，美國海軍成功進行艦載雷射武器的演示，「波特蘭」號兩棲船塢運輸艦鎖定並擊毀了一架無人機。
2021年，該艦在亞丁灣水域的雷射武器測試中擊中漂浮目標。
波特蘭號雷射武器測試
「波特蘭」號的成功讓美國人很興奮，因為它搭載的是「固體雷射器技術成熟化」（SSL-TM）系統。
在這個時間點，再看中國的固體雷射器，已經研發了將近60年。
我國的雷射武器研究起步很早，上世紀60年代就已經開始。
當時中國搞640工程，做洲際彈道飛彈反導系統，一共5個子工程，其中第三個代號為「640-3」，是雷射武器的項目代號，由中科院上海光學所精密機械研究所承擔。
1964年立項後，中國就決定不走西方和蘇聯的路子，而是以高功率固體雷射器為研發目標。
中科院上海光學所精密機械研究所
中國的雷射武器研發，在一開始選對了賽道，技術的前瞻性體現出中國人的遠見卓識。
1970年代中期，我國的雷射器已經能在室外2公里距離擊穿0.2毫米厚的鋁靶，雷射遠距離打靶和反響尾蛇飛彈研究也取得重要成果。
但由於投入不足和技術上的巨大難度，「640-3」工程於1976年下馬。
改革開放後，雷射武器的研發重新提上日程。
此時美蘇兩國的經驗擺在前面，我國再次把研發重點放在固體雷射武器領域，「640-3」工程沉澱下來的技術人才，在中國雷射應用的各個領域發揮巨大的作用。
固體雷射技術最關鍵的核心是雷射倍頻材料，也就是能夠發出雷射的晶體。
上世紀80年代，陳創天院士開發出BBO晶體，比當時美國人的ADP晶體效果要好四五倍。
1990年，陳院士團隊又發現了氟代硼鈹酸鉀（KBBF）晶體，這種晶體發射的雷射頻寬極窄，光子波長在紫外區域，單個光子能量更高。
這是世界上唯一可以直接產生深紫外雷射的固體晶體，將雷射應用推向了深紫外波段，非常適合做雷射武器。
氟代硼鈹酸鉀（KBBF）晶體示意圖
中國人從此開始壟斷深紫外全固態雷射技術。
由於發射雷射會不停地損耗晶體，KBBF實際上屬於消耗品，所以中國最初向全世界的研究者開放提供這種晶體，國際買家競相購買，一小塊晶體售價高達數萬美元。
之所以能賣到這麼貴，是因為需求很大，雷射的用途很廣，民用設備也需要，KBBF是很多科學家夢寐以求的晶體。
比如前面提到的醫學領域，雷射手術治療、雷射光動力治療都需要能量更高的光子。
再比如雷射加工，雷射發散性低，號稱「最準的尺」，在精密加工領域也離不開。
還有雷射測距，達到人類最高的精度，三維成像的雷射遙感技術能夠精確定量。
當然，聽CD、看DVD這種雷射的民間應用方式，早已隨處可見了。
2009年，政府意識到KBBF的重要性和戰略意義，停止了晶體的對外出口，並封鎖相關技術。
這下子，美國人慌了，連著名學術期刊Nature都專門撰文，稱中國限制KBBF晶體的出口，將會對全球科研領域產生影響，還呼籲美國自己研製KBBF晶體。
學術期刊Nature的相關文章
其實，美國在2001年就已經立項做KBBF的研發，做了8年一無所獲。
再過七年後的2016年2月，美國APC公司宣布，與克萊門森大學歷經15年合作，終於研製出KBBF晶體。
但美國人一點也高興不起來，因為早在2013年9月，中國8台國際首創新型深紫外雷射科研裝備通過驗收。
這不僅意味著我國是全球唯一能夠製造實用化深紫外全固態雷射器的國家，而且還意味著中國已掌握了雷射技術的五大核心技術：
雷射材料技術、雷射成像技術、一次性快速跟蹤定位控制技術、雷射輻射材料物理機理及成像圖譜技術、高密度能量可逆轉換載體材料技術。
更令美國人沮喪的是，2015年中國福建物構所宣布，發現一種新型無鈹深紫外非線性光學晶體材料RABF。
這種晶體既保留了KBBF的優良特性，又降低了晶體毒性，還解決了KBBF晶體的層狀生長特性，將成為下一代深紫外雷射設備的優秀候選材料。
福建物構所發現一種新型無鈹深紫外非線性光學晶體材料 來源：中國科學院網站
花費天文數字「抄作業」的美國人，好不容易搞出了KBBF晶體，打破被我國「卡脖子」的局面。
然而，又被中國的RABF晶體甩在了後面。
一束雷射背後，是一個國家科研水平和綜合國力的比拼。
中國雷射武器領先，有正確的決策，有國家支持，更有千千萬萬有名和無名英雄的堅定付出。
我國的老一輩科學家普遍具有甘於奉獻的精神，放棄了更容易出成果的領域，加入高挑戰性的基礎研究領域，甚至不顧KBBF晶體研究中需要長期接觸一類致癌物所帶來的風險，冒著生命危險為國家做出貢獻。
向中國科技工作者致敬！