未来潜艇没有螺旋桨，用高能激光“点爆”水，产生等离子体爆轰波推动潜艇高速航行，没有螺旋桨搅动水流产生持续的噪音，这就是哈工大的“水下光纤激光诱导等离子体爆轰波推进”技术。这项技术可以造就“幽灵”潜艇和“闪电”鱼雷，开启深海作战的新时代，是一项潜力巨大的颠覆性技术！ 想象一下，传统水下推进比如潜艇的螺旋桨，就像在水里开拖拉机，动静很大，容易被声呐发现。这项技术是在水下用超高强度的激光“点爆”水，产生一个猛烈但短暂的微型爆炸，等离子体爆轰波。这个爆炸产生的冲击波就能推动物体前进。关键是这个过程噪音很低，不像螺旋桨那样搅动水流产生持续的噪音，隐蔽性很强。 哈工大航天学院实现水下环境中通过光纤传导高能激光诱导等离子体爆轰波，解决了传统水下推进技术如螺旋桨、喷水推进的噪音、气泡干扰、机械磨损等问题。研发了高功率脉冲激光耦合系统、耐压光纤传输模块及等离子体控制算法，已申请多项国家发明专利。在实验室水箱环境中实现了对微型航行器的无接触推进，推力效率比传统方式提升约40%。 实际操作中，先通过特殊的光纤将高能脉冲激光，能量相当于数百万个激光笔聚焦射入水中，像“光缆输电”一样传输能量。激光在目标位置聚焦，瞬间将水分子电离成高温等离子体类似微型闪电，温度可达数万摄氏度，体积急剧膨胀。等离子体膨胀产生冲击波，像无形的手推动附近物体前进。通过控制激光频率，每秒数十次脉冲，就能实现连续推进。 水下光纤激光诱导等离子体爆轰波推进技术的难度很高，很多国家搞不定。因为水对激光波长选择性吸收尤其红外波段，1米水深可衰减能量超90%，需开发532nm蓝绿激光器海水透光窗口，但功率受限。哈工大采用光子晶体光纤，空心结构减少非线性效应。并且单根光纤传输峰值功率受材料损伤阈值制约，目前<10GW，而推进需百万瓦级脉冲激光，多光纤同步又面临相位干扰难题。哈工大巧妙的用分束-水下合束技术，陆基激光分多路传输，水下再聚焦降低单路负载成功解决。 等离子体控制也是个大难题，激光焦点受水流和气泡扰动偏移，造成水下爆炸位置漂移，需实时反馈调节光学系统。水下能量转化率低，仅15%激光能转化为推力，就需要优化脉冲波形陡前沿和平顶波，减少辐射损耗。等离子体膨胀各向异性导致冲击波不对称，也就是炸的乱七八糟的，此时需要多光束协同制造球形爆轰，也就是哈工大专利环形阵列来解决。 哈工大有很多技术创新，比如水下核辐射环境导致光纤暗化传输率年衰减>30%，哈工大测试掺铈石英光纤可将寿命延长至3年。深海高压会挤压光纤致微弯损耗，哈工大采用金属流体补偿腔，内部油压平衡外部水压。激光每次爆炸侵蚀电极和光学窗口，哈工大2024年实验金刚石涂覆蓝宝石窗口，耐受大于10万次脉冲。 这种爆轰波推进是瞬间爆发的力，意味鱼雷、潜艇带来迅猛的初始加速度。在水里“砰”的一下就被弹射出去了，起步速度非常快很难防备。我方的潜艇甚至比敌方的鱼雷跑的还快。相比复杂的螺旋桨、水泵喷水推进系统，这个技术的激光发射头结构相对简单，没有高速旋转部件。理论上在高水压、高速机动等环境下，可能更皮实耐用，维护也简单些。 目前把高功率光纤激光技术、水下环境、激光诱导等离子体爆轰波推进这几个难点都结合起来，并且做出实际进展的，只有我们走在了世界前列。好比大家都在研究水下火箭背包，但我们率先搞出了一种更安静、更灵活、更适合实战的“光纤激光爆炸推进背包”，并且成功在水下测试了。