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1、越来越宽的信息之路 参考资料一、激光的特性激光广泛应用的基础在于它的特性.激光单色性好，又可在一个狭小的方向内有集中的高能量，因此利用聚焦后的激光束可以对各种材料进行打孔.这是令人惊奇的.红宝石激光器中输出脉冲的总能量煮不熟一个鸡蛋，但却能在3毫米的钢板上钻出一个孔.为什么激光这么神奇呢？关键不是光的能量，而在于其功率.激光的功率是很高的，这也是它多方面被应用的基础.激光具有单色性、相干性和方向性三大特点.（1）单色性好我们知道，普通的白光有七种颜色，频率范围很宽.频率范围宽的光波在光纤中传输会引起很大的噪声，使通信距离很短，通信容量很小.而激光是一种单色光，频率范围极窄，发散角很小，只有几毫
2、弧，激光束几乎就是一条直线.氦氖激光的谱线宽度，只有10-8nm，颜色非常纯.这种光波在光纤中传输产生的噪声很小，这就可以增加中继距离，扩大通信容量.现在已研究出单频激光器，这种激光器只有一个振荡频率.用这种激光器可以把十几万路的电话信息直接传送到100km以外.这种通信系统就可满足将来信息高速公路的需要了.（2）相干性高一个几十瓦的电灯泡，只能用作普通照明.如果把它的能量集中到1m直径的小球内，就可以得到很高的光功率密度，用这个能量能把钢板打穿.然而，普通光源的光是向四面八方发射的，光能无法高度集中.普通光源上不同点发出的光在不同方向上、不同时间里都是杂乱无章的，经过透镜后也不可能会聚在一点
3、上.激光与普通光相比则大不相同.因为它的频率很单纯，从激光器发出的光就可以步调一致地向同一方向传播，可以用透镜把它们会聚到一点上，把能量高度集中起来，送入光纤，这就叫相干性高.一台巨脉冲红宝石激光器的亮度可达1015w/cm2sr，比太阳表面的亮度还高若干倍.光纤通信用的半导体激光器的体积很小.和普通的晶体三极管差不多.它发出的光功率一般都不太大，通常只有几毫瓦.如果把它的能量高度集中，就很容易耦合进光纤.这对增加光纤通信的中继距离，提高通信质量是很有意义的.（3）方向性强激光的方向性比现在所有的其他光源都好得多，它几乎是一束平行线.如果把激光发射到月球上去，历经38.4万公里的路程后，也只有
4、一个直径为2km左右的光斑.如果用的是探照灯，则绝大部分光早就在中途“开小差”了.普通光源总是向四面八方发散的，这作为照明来说是必要的.但要把这种光集中到一点，则绝大多数能量都会被浪费掉，效率很低.半导体激光器发出的光绝大部分都很集中，很容易射入光纤端面.二、激光影碟机激光影碟机是“综合信号激光盘系统”中的一种。它的工作原理与激光唱片、激光唱片机相同，只是它所录制、读取和播放的信号包括音响、静止动态画面及文字等多种信号。这种综合信号激光盘用于教学、娱乐等。在激光影碟机的发展中出现了LD、CDG、CDV、VCD、DVD等。LD（激光影碟）1978年，世界上第一张激光影碟（Laser VideoD
5、ISK，简称LD或LVD）问世，其出色的视听效果令人惊叹。LD首次实现了激光与数字技术相结合的视频、音频信号的录放，开创了视频、音频录放数字化的新天地。激光影碟具有极高的记录密度，它以一个个间断的凹坑记录信息，凹坑深0.1微米，宽0.4微米，对于30厘米的影碟，每面上的凹坑总数达145亿个。影碟之所以看起来表面上色彩闪烁，正是入射光在这大量的凹坑上产生绕射光棚，使白色分解成五光十色光栅的缘故。它每面可录放60分钟的图像与伴音，为了重现录制的影音信息，播放时需用LD Player激光影碟机。CDGraphic(CD静图唱片)，简称CDG。这种唱片在直径5英寸的碟盘上存贮70分钟的静止画面、音乐及
6、歌词字幕。早期普通CD唱机上并不能放CDG，只有在内装图形解码器的CDG专用机上播放才能通过电视机与音响重现立体声音乐、歌词字幕，近期的组合音响中已都带有视频输出，已可兼容CDGF、CDF的音质、动态范围、信噪比与LD机一样，只是图像是静止的。CDV（电视唱片）。其全称为CDVideo.又称CD电视唱片。1987年荷兰菲利普公司颁布了CDV的标准，1988年推出世界上第一台CDVPLAYER机。CDV唱片是在碟片上记录了20分钟左右的数字音频信息与5分钟左右的带数字立体声伴音的NTSC制活动图像模拟视频信息（或6分钟左右的PAL制带数字立体声伴音的活动图像模拟视频信息）。CDV是录有数字音频加
7、模拟视频信息的唱碟（音像碟），活动的画面比CDG更为诱人。VCD(CD视盘)其全称为VideoCD，它是1993年下半年才付诸实用的新技术，也称CD视盘。VCD是采用ISO国际标准化组织1991年才最终认定的MPEG压缩编码技术的新秀，所以同样5英寸直径的碟盘（与CDV，CDG等一样大），但可播放74分钟的全屏幕、全动态、立体声影片。由于经过数字图像压缩编码处理，所以它在普通LD机上不能播放，除非是带有数字图象解码器的影碟机才行。由于经过信息压缩处理，所以放出的音频虽与CD唱片一样，但图像比LD和CDV要粗糙、模糊。但由于VCD唱片的制作成本小，价格远远低于LD（约五分之一），产品体积小（与C
8、D唱片相似），所以在视听系列产品上有很强的竞争力。VCD的视频压缩和解码技术是由美国人发明的，通过压缩把一部电影的动态图像和声音压缩到1.2G信息容量左右的光盘中去，并通过数字解码技术把压缩的电子信号重新播放出来。但世界上第一台家用VCD机（实验用机）却是由中国安徽现代电视技术研究所于1992年12月研制成功的。1993年9月取名“万燕”的第一代VCD机（产品）面世。短短几年VCD市场即达到巅峰状态。另外，VCD盘也可在计算机上播放；使用在计算机上的CD视盘不仅可以存放、录像等，它还可以存放电子游戏。人们可以通过操作计算机来达到双向交流，不但能看到精彩的画面、听到动听的声音，还可以参与其中扮演
9、角色，从而给人们带来了更大的乐趣。DVD全称为Digital Video DISK数字视频光盘机，它是1994年才诞生的新机种。从原理上来说，DVD与VCD没有本质的不同，DVD也是对电影画面进行视频压缩，将压缩的图像储存在光盘上。播放时DVD影碟机对光盘上的数字信号进行解码，还原出图像在显示器上播放。但VCD盘只能单面使用，一张盘只能储存640MK的信息，一部电影需要用2张或3张光盘才能储存；VCD的分辨率也较低，它的播放效果只不过和录像带的播放效果相近；VCD只有2个声道，播放时并不能实现真正的立体声。和VCD相比，DVD产品在各个方面有了全面的提高。DVD光盘储存的数据可以达到4G，一个
10、DVD电影光盘可以储存多部电影，大大方便了消费者携带，也降低了光盘的生产成本；DVD产品的分辨率是VCD产品的4倍；DVD产品的电影具有8个声道，DVD和VCD相比，播放效果上有了质的飞跃。DVD的高清晰度也对其它配套产品提出了更高的要求。如电视的清晰度应在800线以上，而目前我们一般的电视清晰度不过500线甚至更低；目前的电视机还无法实现DVD的多声道立体声效果。DVD要像VCD一样普及还需要一段过程，不仅有上述原因，还有诸如价格、在DVD上放置的软件、DVD光盘标准等等。但不管怎样，DVD是VCD的下一代产品，它代表了数字视听产品的发展方向。三、激光在武器上的应用激光是20世纪60年代的新
11、光源.由于激光具有方向性好、亮度高、单色性好、相干性好等特点而得到广泛应用，如激光测距、激光钻孔和切割、地震监测、激光手术等.而激光在军事领域也得到最充分应用，例如，激光致盲武器、激光防空武器、激光反卫星武器、激光等离子武器、激光制导子弹、激光窃听器、激光沙盘等现代高技术武器都展现了激光的效能.战神的利斧很久以前，有人幻想一种“死光武器”的出现.在古希腊，阿基米德利用巨大的反光聚焦镜摧毁了入侵者的兵舰，但那时的船还是由木头做的.现代的激光让人们有可能实现古代的梦想，制造出可以摧毁一切的激光武器.美国现在全力研制的“星球大战”防卫体系，其所依赖的重要一环就是用激光束来击毁入侵的导弹.可以设想，一
12、枚载着核弹头的导弹在强激光的照射下会迅速化为一阵烟雾消散在空中，这该是多么奇妙的事.激光武器的分类不同功率密度，不同输出波形，不同波长的激光，在与不同目标材料相互作用时，会产生不同的杀伤破坏效应.用激光作为“死光”武器，不能像在激光加工中那样借助于透镜聚焦，而必须大大提高激光器的输出功率，作战时可根据不同的需要选择适当的激光器.目前，激光器的种类繁多，名称各异，有体积整整占据一幢大楼、功率为上万亿瓦、用于引发核聚变的激光器，也有比人的指甲还小、输出功率仅有几毫瓦、用于光电通信的半导体激光器.按工作介质区分，目前有固体激光器、液体激光器和分子型、离子型、准分子型的气体激光器等.同时，按其发射位置
13、可分为天基、陆基、舰载.车载和机载等类型，按其用途还可分为战术型和战略型两类.1战术激光武器战术激光武撂是利用激光作为能量，是像常规武器那样直接杀伤敌方人员、击毁坦克、飞机等，打击距离一般可达20公里.这种武器的主要代表有激光枪和激光炮，它们能够发出很强的激光束来打击敌人.1978年3月，世界上的第一支激光枪在美国诞生.激光枪的样式与普通步枪没有太大区别，主要由四大部分组成：激光器、激励器、击发器和枪托.目前，国外已有一种红宝石袖珍式激光枪，外形和大小与美国的派克钢笔相当.但它能在距人几米之外烧毁衣服、烧穿皮肉，且无声响，在不知不觉中致人死命，并可在一定的距离内，使火药爆炸，使夜视仪、红外或激
14、光测距仪等光电设备失效.还有7种稍大重量与机枪相仿的小巧激光枪，能击穿铜盔，在1500米的距离上烧伤皮肉、致瞎眼睛等.战术激光武器的挖眼术不但能造成飞机失控、机毁人亡，或使炮手丧失战斗能力，而且由于参战士兵不知对方激光武器会在何时何地出现，常常受到沉重的心理压力.因此，激光武器又具有常规武器所不具备的威慑作用.1982年英阿马岛战争中，英国在航空母舰和各类护卫舰上就安装有激光致盲武器，曾使阿根廷的多架飞机失控、坠毁或误入英军的射击火网.2战略激光武器战略激光武器可攻击数千公里之外的洲际导弹；可攻击太空中的侦察卫星和通信卫星等.例如，1975年11月，美国的两颗监视导弹发射井的侦察卫星在飞抵西伯
15、利亚上空时，被前苏联的“反卫星”陆基激光武器击中，并变成“瞎子”.因此，高基高能激光武器是夺取宇宙空间优势的理想武器之一，也是军事大国不惜耗费巨资进行激烈争夺的根本原因.据外刊透露，自70年代以来，美俄两国都分别以多种名义进行了数十次反卫星激光武器的试验.目前，反战略导弹激光武器的研制种类有化学激光器、准分子激光器、自由电子激光器和调射线激光器.例如：自由电子激光器具有输出功率大、光束质量好、转换效率高、可调范围宽等优点.但是，自由电子激光器体积庞大，只适宜安装在地面上，供陆基激光武器使用.作战时，强激光束首先射到处于空间高轨道上的中断反射镜.中断反射镜将激光束反射到处于低轨道的作战反射镜，作
16、战反射镜再使激光束瞄准目标，实施攻击.通过这样的两次反射，设置在地面的自由电子激光武器，就可攻击从世界上任何地方发射的战略导弹.高基高能激光武器是高能激光武器与航天器相结合的产物.当这种激光器沿着空间轨道游戈时，一旦发现对方目标，即可投入战斗.由于它部署在宇宙空间，居高临下，视野广阔，更是如虎添翼.在实际战斗中，可用它对对方的空中目标实施闪电般的攻击，以摧毁对方的侦察卫星、预警卫星、通信卫星、气象卫星，甚至能将对方的洲际导弹摧毁在助推的上升阶段.激光武器的杀伤机理激光之所以能成为杀伤武器，是因为它主要有以下破坏效应：一是烧蚀效应，高能激光光束照射到目标上时，部分能量被目标材料吸收转化为热能，使其汽化、熔化、穿孔、断裂，甚至产生爆炸；二是激波效应，当目
