美国海军正在加大投资力度，开发和部署一系列舰载高能激光（HEL）武器。
长期以来，人们预测，海军舰艇上装备的火炮和导弹有朝一日会得到加强，并且随着时间的推移，会被舰载高能激光武器所取代。普遍的说法是，早在20世纪70年代，激光凭借其近乎无限的弹夹、极低的单次射击成本、“光速”发射、精确且可扩展的效果、目标之间的快速切换，以及低至零的附带损害，在海战中引起变革。
HEL武器通过将表面加热至弱化点并使其在操作应力下失效，或者通过烧毁表面来破坏潜在的关键部件和子系统，从而击败目标。激光武器还可以攻击目标中的高能材料，以引起低等级爆炸。
HEL可用于反情报、监视和侦察（ISR）的目的，其形式可以是波段内“软杀伤”，传感器经历可逆的“闪光致盲”；波段内“硬杀伤”，传感器经历不可逆的“闪光致盲”；或波段外“硬杀伤”，传感器被沉积的能量物理摧毁。
激光技术仍然是一门新兴的科学。虽然炸药（火药）起源于9世纪，早期的枪支可能早在11世纪就有了，但第一台可运行的激光器却在20世纪60年代才制造出来。鉴于激光技术和工艺的相对不成熟，将HEL武器从科学和技术（S&T）领域过渡到前线战舰的过程并没有像众人预测的那样快，这也就不足为奇了。
Northrop Grumman开发了150kW级的LWSD，作为测试平台，在舰载海洋环境中演示关键的HEL技术。命名为MK 2 Mod 0的LWSD已安装在两栖运输码头船USS Portland上进行海上测试（美国海军）造成这些延迟的原因有很多：事实证明，硬件非常复杂，在工程、建造和支持方面具有技术挑战性；物理定律和海洋环境的大气复杂性意味着一些最初有希望的解决方案结果证明是不切实际的；激光需要紧密聚焦并停留在目标上一个明确的点上，这就需要非常高性能的光电（EO）传感器解决方案；必须充分了解有关可靠性和可维护性的问题；以及需要大量工作来界定和完善操作概念。将高功率定向能武器集成到海军舰艇中，也会对主机平台的发电和配电安排产生重大影响，同时也会对热管理和冷却系统提出要求。将HEL武器纳入更广泛的作战系统是另一个挑战，需要解决健康和安全、交战规则和潜在的自相残杀等操作上的实际问题。尽管存在这些挑战，但在过去的十年里，对舰载激光武器的工程开发和原型设计的持续投资已经达到了可以提供可靠的军事效果的程度。因此，HEL硬件已经开始从科技界过渡到运营用户手中。目前，当前一代HEL武器所能达到的功率水平意味着它们的效用仅限于对特定的目标，如小船、无人机（UAV）和ISR传感器进行短距离交战。因此，它们为其他自卫系统提供了经济有效的补充，节省了昂贵的动力效应器，以应对更大的空中和地面威胁。从中长期来看，人们希望下一代激光武器能够在射程内对应力较大的空中目标，如反舰巡航导弹（ASCMs）实现“硬杀伤”。除了需要开发更高功率的激光源外，此类武器还需要克服一些技术挑战，包括在大气中传播、自动目标识别和瞄准点选择、在高杂波条件下具有低抖动的精确目标跟踪，以及先进的光束控制。HEL武器在大气中传播的一个主要挑战是热晕，会导致光束严重散焦或偏转。热晕是局部加热效应的结果，是由于一小部分激光能量被空气中的分子和气溶胶成分吸收而产生的。温度升高会导致大气密度降低，从而改变折射率，导致激光束的散焦或偏转。停滞区（有效风速为零的静止空气区域）对HEL的传播特别不利，因为如果没有有效的热空气的清除机制，“热透镜”的强度会随着时间的推移而增加。
USN测试平台
美国海军（USN）一直是激光武器研究的先锋，在20世纪70年代开始了早期HEL武器的开创性试验。它最初的兴趣是研制可以摧毁导弹和飞行中的飞机的大型兆瓦级化学激光器，但原型测试使海军得出结论，热晕仍然是一个无法克服的障碍。此外，化学激光器被认为不适合在舰上使用，因为它们依赖于剧毒化学品和产生危险的废水。最近的突破利用了商业领域固态激光器的发展。这反映了商用现成的固态技术更加成熟和可用，而且负担得起的HEL武器有望加速投入使用。2011年4月，Northrop Grumman根据海军研究办公室（ONR）的海上激光演示（MLD）项目开发的固态HEL原型机，在EDD-964自卫测试船（SDTS）的测试中展示了击败小型船只威胁的能力。MLD激光武器基于美国国防部（DoD）几个项目开发的技术，包括战术高能激光（THEL）的精确跟踪系统和联合高功率固态激光（JHPSSL）项目的固态激光技术。MLD激光器使用JHPSSL中使用的相同的模块化15kW钕钇铝石榴石固态激光器“构件”；同样，MLD的光束定向器也是根据THEL系统中使用的光束定向器改装的。在SDTS的演示中，MLD在加利福尼亚圣尼古拉斯岛进行的三天测试中，以高功率“发射”了超过35次，并成功地跟踪和点燃了多个无人船目标。这标志着HEL设备首次安装在了海军舰艇上，并由海军舰艇提供动力，在海洋环境中的射程内打击目标。随后在2014年，AN/SEQ-3（XN-1）激光武器系统（LaWS）的原型在美国海军波斯湾的漂浮前进中转基地USS Ponce上进行了安装、测试和认证。这种固态激光-快速反应能力（SSL-QRC）的作战部署意味着HEL武器首次被带上了前线军舰。SSL-QRC部署的目标是能够评估固态激光武器对舰艇自卫的贡献，以对抗快速舰群、无人机和ISR传感器。此外，这将在具有挑战性的作业条件下进行：海湾环境的特点是高温和高湿，由于大气中的沙尘颗粒含量天气变得更加复杂。AN/SEQ-3（XN-1）LaWS原型机于2014年安装在美国海军波斯湾的漂浮前进中转基地USS Ponce上。这种SSL-QRC的作战部署标志着HEL武器在前线军舰上的首次亮相（Richard Scott/NAVYPIX）30kW级的LaWS原型由海军海洋系统司令部（NAVSEA）“内部”开发，由海军水面作战中心（NSWC）达尔格伦部门领导这项工作。虽然选定的组件，如光束组合器和大部分软件是定制开发的，但LaWS系统尽可能使用现有的硬件或商用子系统。LaWS作为独立的测试平台安装在Ponce上，安装在三个CONEX集装箱中：一个用于激光束定向器本身，一个用于发电，还有一个用于冷却。甲板下面安装了控制台。2014年9月至11月期间，在Ponce上进行的作战演示中，LaWS系统摧毁了一架ScanEagle无人机，并解除了海上移动目标。因此，美国海军在2014年12月宣布，SSL-QRC已被宣布投入使用。这标志着固态HEL武器已经成熟到海军可以从中获得真正的军事用途的程度。激光家族
美国海军正在“海军激光系统家族”（NLFoS）的框架下，推进将HEL武器系统引入舰队的工作。建立该系统的目的是为舰队提供近期的激光武器能力，多区NLFoS计划也是为了促进对激光武器操作、使用和维护的进一步了解，并使HEL能力与现有武器系统快速发展和整合。NLFoS正在沿着四条独立的开发和交付路线推进：更高功率的替代激光源，也称加固高能激光活动；ONR领导的固态激光-技术成熟（SSL-TM）倡议；水面海军激光武器系统（SNLWS）增量1项目；以及反ISR的光学眩目拦截器（ODIN）海上项目。SSL-TM由ONR于2012年建立，目的是进一步完善关键工艺和技术，使未来的HEL设计能够提供更大的功率、更好的光束质量和更高的耐用性。此外，该项目将为确定负载能力和最有效的的工作方式提供信息，以便将HEL集成到DDG 51型水面战斗舰上，并证明技术成熟度足以开始记录采办计划。作为更广泛的SSL-TM工作的一部分，位于加利福尼亚雷东多海滩的诺斯罗普·格鲁曼空间系统公司于2015年10月签订合同，交付固态高功率激光武器系统演示器（LWSD）项目。LWSD是独一无二的激光武器系统，旨在演示舰载海洋作战环境中的关键技术，并支持舰队作战需求。基于之前在MLD中演示的技术，但从JHPSSL下开发的板状激光技术转向纤维激光解决方案，150kW级的LWSD（后来命名为MK 2 Mod 0）安装在两栖运输船USS Portland号上，于2019年底进行海上测试。系统和舰艇的集成和测试由NSWC Dahlgren和NSWC Port Hueneme领导。150kW级的LWSD于2019年底安装在USS Portland上。光束定向器（圈出的）已安装在前甲板区域，相关储能模块封装在其下方（Chris Cavas）2020年5月，美国海军发布了MK 2 Mod 0 LWSD在太平洋的Portland上测试期间摧毁了一架小型无人机的镜头。在附带声明中，该部门将在Portland上的作战运用描述为“高能级固态激光器的首次系统级实施”。3月，ONR发布了一份意向通知，拟将一份独家合同授予Northrop Grumman，用于在舰队和部署行动期间维持Portland上LWSD所需的技术和工程任务，为期27个月。该合同将提供系统维护，包括采购和维修受损部件、系统测试以及支持演示、试验和操作使用，包括针对无人机和小型船只威胁的船舶防御。HELIOS的进展
SNLWS项目，作为NLFoS项目的另一部分，是一项多增量工作，它利用成熟的技术为舰队提供近期激光武器能力，并使这些能力与现有的武器系统迅速发展和整合。已采用竞争性采购战略，目的是在尽可能短的时间内向美国海军前线提供行业发展和政府整合的能力。SNLWS的增量1要求开发60+kW级的先进激光武器系统，为DDG 51 Flight IIA制导导弹驱逐舰提供低成本的单发能力，以解决反ISR的差距，并战胜小型船只和无人机的威胁。经过竞争，Lockheed Martin Aculight公司（现在归入Lockheed Martin定向能解决方案公司）在2018年初获得了1.5亿美元的合同，以开发、制造并交付作战原型武器系统，该系统命名为MK 5 Mod 0 HELIOS（集成光学眩目与监视高能激光）。Lockheed Martin在3月份签订了一份价值2010万美元的成本加奖励费合同，以行使HELIOS技术工程服务和维持劳动力的选择权。额外的合同选项规定了在三个后续批次中最多14个生产单位。HELIOS采用了一种可扩展设计结构，将多个kW级光纤激光器进行光谱组合，以在不同功率水平下获得高光束质量。利用一个集成的眩目器提供反ISR功能。K 5 Mod 0 HELIOS是一种60多kW级的激光武器系统，旨在满足美国海军水面激光武器系统增量1项目的需要（Lockheed Martin）虽然HELIOS不是第一种装备在美国海军战舰上的高能激光武器，但它被视为开创了新局面，因为之前的试验系统都是独立安装的，而MK 5 Mod 0系统被设计为完全集成到DDG 51 Flight IIA平台和该舰的宙斯盾作战系统中（基线9.2.3）。此外，HELIOS被设计成一个完全集成武器系统，并紧密关注后续生产和支持。Lockheed Martin和美国海军于2020年3月对HELIOS进行了关键设计评审。在与位于新泽西摩尔斯敦的宙斯盾作战系统进行系统集成，并在2020年底进行全功率测试后，该原型系统现已交付美国海军位于弗吉尼亚沃勒普斯岛的测试场，进行岸上测试。计划于今年晚些时候在DDG 51 Flight IIA驱逐舰USS Preble（DDG 88）上安装。Lockheed Martin的业务开发分析师Kris Biggs表示，主要的HELIOS组件是根据其技术成熟度水平选择的，以降低开发风险。他在1月份举行的水面海军协会年度全国研讨会上表示：“高能激光器是一种光谱光束组合光纤激光器，功率在60kW以上，电源模块提供了船舶电源的转换，这样就不需要能源库来进行连续激光操作。”计划还有两个SNLWS增量。Biggs表示：“SNLWS增量2是未来的竞争对手，将专注于增加高能激光的功率水平，可能在300多kW左右。它将极大地利用HELIOS系统，但尚未向向业界提供实际规格。”他补充道：“SNLWS增量3将继续以HELIOS和增量2项目为基础，预计将侧重于更高的高能激光功率水平。”舰上ODIN
ODIN系统由美国海军命名为AN/SEQ-4，是一种独立的低功率、非致命设备，旨在屏蔽和干扰无人机传感器和其他平台，以满足舰队在太平洋地区的紧急作战需求。在1月份的SNA年度研讨会上，综合作战系统（PEO IWS）项目执行官Seiko Okano少将表示，到目前为止已经交付了三个系统。她说：“这些已经安装在了三艘制导导弹驱逐舰上，然后还有五个系统将在未来几年内安装。”AN/SEQ-4 ODIN激光器旨在以光学方式使敌方的远程和超远程监视系统眩晕，用于对抗非对称威胁，并为武力升级提供可扩展的响应。SNLWS是业界提供的，而ODIN是政府设计、开发和生产的系统，将在NSWC Dahlgren部门的领导下加速收购。NSWC Hunneme港口部门、NSWC Crane部门、宾夕法尼亚州立大学电子光学中心和NRL也做出了贡献。每个ODIN单元包括一个光束定向器（由望远镜、光学器件和快速转向镜组成）、两个低功率激光器、航迹、精细航迹和ISR成像传感器、一个计算机支架、网络交换机、电缆和一台操作员笔记本电脑。AN/SEQ-4 ODIR系统是一种独立的低功率、非致命设备，旨在屏蔽和干扰无人机和其他平台的传感器。它是由NSWC Dahlgren部门开发的，以满足舰队在太平洋地区的紧急作战需要（美国海军）ODIN项目的资金用于提供8个安装在DDG 51 Flight IIA驱逐舰上的装置。2019年底，在选定的限制使用期内，第一艘ODIN舰的安装工作在USS Dewey驱逐舰（DDG 105）上完成。USS Stockdale（DDG 106）和USS Spruance（DDG 111）在2020年安装了ODIN，这两项整合工作均由VTG公司承担。7月，VTG公司宣布已收到NSWC Hunneme港口部门的合同，将在其余5艘DDG 51 Flight IIA驱逐舰上安装和集成AN/SEQ-4系统，并计划接受ODIN的安装。USS Stockdale驱逐舰是迄今为止接受ODIN装备的三艘驱逐舰之一（美国海军）ODIN还为高能激光武器对抗反舰巡航导弹项目（HELCAP）提供了一个起点，该项目旨在评估、开发、试验和演示各种激光技术，以使系统能够对穿越轨道的ASCM进行“硬杀伤”打击。虽然美国海军已经证明了HEL在击败无人机和小船威胁方面的功效，但要实现对ASCM的硬杀伤，需要一种更强大、更具威力的武器。HELCAP计划旨在为政府试验和演示提供灵活的原型系统。原型系统的关键要素包括光束控制试验台、300+kW的激光源（选自国防部长办公室的激光缩放计划）、原型控制系统，以及辅助主电源和冷却系统。2020年11月，海军作战部长Michael Gilday上将访问NSWC Dahlgren部门的官方照片显示，HELCAP光束定向器将建造在现有的ODIN系统之上。具体来说，信息板显示，在ODIN-HELCAP技术过渡计划中，来自NSWCDD的工程师与nLIGHT/Nutronics合作，设计了尺寸更大、性能更好的HELCAP光束定向器子系统。政府团队专注于方位角和仰角阶段，而nLIGHT/Nutronics承包商团队则负责轭状结构、耦合路径和光束扩展器组件。HELCAP从ODIN万向架中获得的经验包括加强轴承/密封设计、故障安全制动设计和加强电气连接器的集成。通过在电机设计中加入液体冷却系统，提高回旋扭矩能力。NSWCDD负责设计和制造HELCAP控制系统和辅助主电源及冷却系统。政府和承包商工程团队（后者来自Booz Allen Hamilton）都在努力整合各种要素，以便在2022年~2023年（财年）在新墨西哥州的白沙导弹靶场和圣尼古拉斯岛的Point Mugu试验场进行ASCM“从探测到击败”的试验和演示。7月，NSWC Dahlgren部门宣布，打算采购超音速激光目标解决方案，以满足HELCAP项目的要求和时间表。2020年1月，在NLFoS范围之外，据透露，作为Lockheed Martin、ONR和PEO IWS之间降低风险工作的一部分，Lockheed Martin开发的分层激光防御（LLD）系统将安装在自由变形濒海战斗舰USS Little Rock（LCS 9）上。据报道，LLD系统是150kW级的激光武器。2020年3月，ONR授予Lockheed Martin一份价值2240万美元的合同，用于在Little Rock上进行LLD原型的集成、演示、测试和运行。将要进行的主要工作领域包括：开发原型结构和外壳，以保护LLD免受任务模块格式的船舶运动和海洋环境的影响；利用政府提供的设备进行系统集成和测试；平台集成和系统操作验证和测试；系统工程；测试规划；数据收集和分析支持；以及操作演示。决策辅助
在支持高能激光武器开发的同时，NSWC Dahlgren部门已经开始设计和初步开发基于人工智能的高能激光火控决策辅助系统（HEL FCDA），以提高操作人员的反应时间和准确性。这项活动是对分析结果的回应，分析结果表明，HEL操作人员很容易淹没在大量的计算机和系统互动中，包括交叉检查文件和不同地区的可能目标的信息。AI/机器学习（ML）可以提高HEL操作员的决策效率。水手们参加了一项人类性能试验，该试验利用模拟决策辅助工具采集关于杀伤链时间、信任、中和率、可用性和工作量影响的数据。该模拟（ML算法）成为HEL FCDA人类性能测试的基础，以预测最终产品的功效。国防部正在探索海上LDEW技术，作为对新型武器更广泛的研究的一部分（MBDA）HEL FCDA开发过程的一个关键部分是分析和优化人类操作员和决策辅助系统之间的互动，目的是建立操作员对系统的“信任”。在NSWC Dahlgren部门的人类系统集成试验室中，来自不同指挥部的水手对人机协作进行了评估。人机协作研究的结果表明，操作人员在使用HEL FCDA决策辅助系统时，对目标反应和压制的速度明显更快，而且在选择正确的瞄准点时也更准确。该研究还显示，利用决策辅助工具的人员压力较小。评论
固体激光器技术现在已经成熟到一定程度，可以利用可靠的舰载高能激光武器系统。下一个十年将看到功率水平的提高，并努力设计出更有效的高能激光武器系统与舰艇平台和作战系统集成。BAAINBw资助海上激光武器研究
在早期原型试验的基础上，德国联邦国防军装备、信息技术和现役支援办公室（BAAINW）于2020年年中与Rheinmetall（Rheinmetall Waffe Munition）签订合同，与MBDA Deutschland共同开发、制造和集成激光武器演示器。订单价值在两位数的百万欧元范围内。演示系统的首次应用（可扩展至20kW）将在德国海军F 124护卫舰上进行扩展试验。根据ARGE的工业合作协议，Rheinmetall将全面负责激光武器站、光束定向器、冷却和激光武器系统的包装。MBDA Deutschland则负责跟踪操作台以及将激光武器演示器集成到作战管理系统中。该演示器用于告知激光技术在各种军事应用中的使用情况，其基础是Rheinmetall公司几年来一直在探索的光谱耦合技术。在这种情况下，利用介质网格技术的光束组合器将把12个几乎相同的2kW光纤激光器模块耦合成高质量的光束。2020年11月，海军作战部长Michael Gilday上将访问NSWC Dahlgren部门时，看到了描述ODIN/HELCAP过渡的墙板（美国海军）制造、测试和集成活动将于今年年底前完成。F124防空护卫舰萨克森号的试验将在2022年进行；这将是一个为期一年的评估，以确定在现实的海洋环境中的性能，并探索一些操作问题（如传感器套件、CMS和效应器的互动和功能以及交战规则）。据Rheinmetall公司称，与其他方法相比，光谱耦合技术有几个优点：复杂度较低，更具模块化，并具有100kW级别的潜力。此外，作为一个被动系统，它能够以极低的控制力运行。2015年在波罗的海进行的试验中，Rheinmetall公司利用10kW的舰载激光武器系统的功能原型机与陆地上的目标交战。2018年，BAAINBw和Rheinmetall测试了基于试验室的20kW激光源。MBDA Deutschland则开发了基于镜面光学光束形成技术的激光原型。在陆地上进行了一系列试验后，该公司于2016年10月在德国北海海岸的一个军事训练设施进行了测试。英国推进LDEW研究计划
英国国防部（MoD）一直在实施激光武器研究计划，作为探索新型定向能武器技术的广泛努力的一部分。为了支持这些努力，国防部的国防科技试验室（Dstl）及其前身资助了一系列研究和实际试验，以建立与基于激光的定向能武器相关的知识和成熟技术。最近的投资集中在激光相干光束组合、武器系统指挥和控制（C2）、先进的指向系统和高功率存储。2017年初，Dstl授予MBDA英国公司一份3000万英镑（4150万美元）的合同，以交付激光定向能武器能力演示器（LDEW CD）。MBDA领导的英国“龙火”联盟还包括QinetiQ公司和Leonardo公司，还得到了Arke公司、BAE Systems公司、GKN公司和Marshall ADG公司的额外支持。据Dstl称，能力演示器的目的是“加强英国对基于激光的武器系统能力的理解，同时演示大功率（LDEW）系统在作战相关范围内打击空中和地面目标的能力”。LDEW CD旨在为未来的采购决策以及发展英国的工业能力和知识提供信息。LDEW CD演示器正在根据五个关键指标进行评估：在射程内和不同天气条件下足够精确地探测、获取和跟踪目标的能力；生成和精确控制HEL的能力；控制激光器的辐照度；管理功率和冷却需求，同时使激光器能够长时间运行；以及控制要求，特别是管理风险，以确保激光器安全运行。除了构建原型硬件外，LDEW CD还试图加强对激光武器结构、操作、性能和支持的理解，以便为任何后续的采购计划提供信息。由Rheinmetall和MBDA Deutschland建造的激光武器系统演示器将在F 124护卫舰Sachsen上进行测试（MBDA Deutschland）除了协调整体工作外，MBDA公司还为英国“龙火”带来了一流的武器系统交付经验和先进的武器系统C2和图像处理能力。QinetiQ公司提供高功率光纤激光系统，并管理测试和评估的范围设施，而Leonardo公司则为该计划提供光电光束定向器，并支持试验和评估。英国的“龙火”演示器将利用QinetiQ公司开发的相干光束组合技术。该公司表示：“利用我们对相干组合光纤激光器和相关相位控制系统的设计，可以提供一种精确的激光源，将其定向到动态目标上，并在存在湍流的情况下提高目标的功率密度。”最初的计划是，LDEW CD的演示将于2019年在国防部的Shoeburyness试验场进行。尽管国防部现在预计该系统将在不久的将来投入使用，以使测试计划取得进展：目标是在未来两年进行一系列的陆上和水上试验，但技术上的挑战和Covid-19大流行病的影响导致这一时间表滞后。单独的海上LDEW项目，称为“Tracey”项目，正在Hersa团队（新的定向能武器联合交付办公室，由国防装备与支持部和Dstl联合管理）的框架下进行。由英国Thales公司领导的团队，也包括BAE Systems、Chess Dynamics、Vision4CE和IPG，于3月获得了一份合同。“Tracey”项目将提供激光武器演示器，供英国皇家海军从2023年开始在一艘23型护卫舰上进行用户试验（在用户试验期间，该系统将集成到舰上的作战系统中）。试验将探索对抗威胁的完整决策过程，包括探测、跟踪、对抗无人机以及海上目标：设计要求侧重于提供用户体验，旨在使皇家海军能够在现实环境中降低HEL的操作风险。
