第四百九十八章 CSi纳米晶体

　　在文昌发射场和王院士等人讨论了半天，黄修远将替身机器人放在专门的护送车队中，人则退出虚拟系统。

　　汕美总部的第一科研区内。

　　他来到了155研究所的06实验室。

　　最近一段时间，黄修远一直在该实验室工作，这个实验室的研究项目是激光晶体，即固体激光。

　　国内在固体激光的研发中，其实是处于相对领先的地位，由陈创天院士研发的KBBF（氟代硼铍酸钾）晶体，是国内长期严控出口的特殊材料。

　　KBBF晶体是一种非线性光学晶体材料，可以将其他光波转变为深紫外光，在电子显微镜和光刻机上面，都有重要应用。

　　而黄修远，则打算研发一种未来非常重要的激光晶体——CSi纳米晶体，同样是国内一位未来的院士研发的，这种晶体是一种类似于KBBF晶体的材料，但两者又有一些区别。

　　KBBF专门用于激发167纳米波段的深紫外光，而CSi纳米晶体是专门用于激发远红外光的。

　　在激光武器上，通常不用可见光和短波，而多使用长波中的远红外光。

　　CSi纳米晶体就是专门为激光武器而生的，从CSi纳米晶体的名字上，就可以知道它的原材料，就是碳和硅，工艺则是纳米工艺。

　　从金纳米棒的近红外光高共振效应，就可以知道，同样的物质，金单质的无定形态和特殊纳米态，其对特定光波的共振效应，是有天壤之别的。

　　同样，普通的碳晶体、硅晶体，并不是一种优质的激光材料。

　　但通过纳米工艺的调整，黄修远重新排列了碳和硅的纳米结构，形成两种特殊的纳米结构。

　　一种是碳24分子，由上下两个12边型叠加完成，然后这种碳24分子，通过特殊工艺进行组合，形成一张碳分子薄膜。

　　另一种是将硅形成一个个三角形硅分子，这些三角硅必须具备一个特性，即三角形的三个内角，角度必须是27、54、99。

　　然后将三角硅填充到碳薄膜中，不断叠加碳薄膜厚度，直到薄膜厚度叠加到17毫米后，就可以作为固体激光的激发晶体使用。

　　为什么黄修远非常重视这种晶体，原因是因为这种晶体，不仅仅可以激发远红外光，CSi纳米晶体还有另一个优点，那就是电光转换效率极高，达到了惊人的96.8%。

　　目前全球各地，在激光领域的研发中，各种类型的激光器电光转变效率，是参差不齐的，从1%到80%之间都有。

　　比如光纤激光器，掺镱半导体泵浦光纤激光器（泵浦波长980  nm），比掺钕YAG二极管泵浦激光器（泵浦波长808  nm）的量子亏损（即泵浦能量和发生能量之差）低。

　　光纤激光器的电光转换效率，通常为70%～80%；泵浦YAG仅约为4%；半导体泵浦YAG和盘形激光器，则约为40%左右；二氧化碳气体激光器的光电转换效率也仅为10%左右。

　　目前的激光武器，在远距离激光武器上，大多数以二氧化碳激光器为主，那10%左右的光电转换效率，就知道这种激光器的缺点了。

　　发射出去1千瓦的激光，就有9千瓦电能变成废热和线路损耗，而被浪费掉。

　　这不仅仅浪费了电能，也加大了供电难度，同时导致激光器功率难以提升。

　　CSi纳米晶体，其实就是固体激光器中的光纤激光器。

　　光纤激光器之所以有如此高的电光转换效率，那是由于激光始终被包含在光纤晶体内，因而激光腔内，不会存在其它导致激光损失的因素。

　　以前光纤激光器很难做成大型的，最多就是激光笔大小。

　　而CSi纳米晶体改变了这一个缺陷，可以制造得非常巨大，而且可以通过扩大面积，和加大CSi纳米晶体的厚度，实现输出功率的提升，提高激光的凝聚度。

　　黄修远眼前的实验台上，就陈列着一块圆柱体的CSi纳米晶体，半径为5厘米，长度则为10分米。

　　几个实验助手小心翼翼的拿着晶体，将这块晶体安装在提前准备好的激光器中。

　　激光器的其他供电线路，则采用了最近研发出来的零点超导体，在冷却系统将温度冷却到负五摄氏度后。

　　黄修远吩咐道：“准备启动激光器测试。”

　　“明白。”

　　实验室一侧的墙壁缓缓打开，露出一个测试场。

　　在研究员的操作下，测试场中升起一块靶子，上面标注：100m。

　　当研究员按下激光器的发射按钮时，三米多长的激光器中，一道无形无色的远红外光，直接命中靶子中心位置。

　　不到0.2秒，厚度0.5厘米的铁板靶子上，就出现一个拳头大小的烧熔洞口。

　　黄修远冷静的吩咐道：“更换靶材。”

　　“是。”

　　研究员也更换了一块木板靶子，又瞬间被激光穿透。

　　接下来他们尝试了玻璃、塑料、陶瓷、反光材料、复合材料之类，激光器通过调频，还是一一穿透了这些靶子。

　　然后是距离测试，测试出最远可以测试350米，这个距离对于远红外光激光器而言，简直是手到擒来。

　　黄修远估算了一下，按照目前的测试数据，这一款激光器在大气层内，应该可以实现500公里左右的快速击毁，至于具体射击距离，还需要进一步测试。

　　距离太远会出现散射，威力会逐渐下降。

　　当黄修远看中CSi纳米晶体的高转换效率，配合零点超导体后，整体能量利用率会非常高。

　　如果用二氧化碳激光器的电能，给CSi纳米晶体激光器供能，可以产生10倍左右的激光输出。

　　这种CSi纳米晶体的出现，在某种程度上，让激光器从科幻走进现实。

　　在大气层内部，还有体现不出全部优势，但是进入外太空，CSi纳米晶体激光器的高转换效率，就会发挥出最大的效果。

　　不仅仅可以应用在激光武器上，也可以用在航天器散热、离子发动机上。

　　超高的电光转换效率，可以将一部分废热转变成电能，然后再通过激光器发射出去，解决航天器低效的辐射散热问题。

　　航天器散热问题，也是激光器应用在外太空的难题。

　　如果用老式的二氧化碳激光器，90%的电能最后变成了废热，然后不断积累在航天器内部，导致航天器热过载，而出现严重问题，甚至可能直接导致航天器报废。

　　而高效的CSi纳米晶体，如果再加上温差发电系统，基本可以减少98%的激光废热，让激光器装备上外太空，成为可能。

　　同样，在离子发动机上，这种激光器中的相关技术，其实也是可以应用。

　　或者直接采用激光光帆推进器，也可以实现高比冲，让航天器在天空中不断加速。

　　CSi纳米晶体，就是这样一种多面手材料。

　　


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