神通激光

第三節 名副其實千裏眼

　　激光在軍事上的應用，不僅是一種嶄新的強大武器，而且是一種嶄新的高級神探，是以往任何光學和電子學觀測設備都無法比擬的觀察探測手段，成為現代戰爭中偵察敵情的最銳敏的眼睛，成為現代戰爭中指戰員最得力的助手。

　　在“伸手不見五指”的夜裏，戰士怎樣偵察敵方軍事目標和瞄準目標進行射擊呢？用手電筒或探照燈照射，顯然是不行的，因為那樣會被敵人發現。在軍事上，為了不讓敵人覺察到，不便采用可見光，而是利用不可見的紅外線，使用一種能夠接收紅外線的夜視儀，觀察和瞄準敵方的軍事目標。

　　物體隻要具有一定的溫度，都無例外地向外界輻射各種波長的電磁波——紅外線。可是，人的眼睛視網膜隻對0.39～0.76微米這一狹窄的可見光波段敏感，而紅外線的波段是處於可見光和毫米波（0.76～1000微米）之間。現有的攝像器件、照相器材的工作波長範圍也都在可見光區域或1.3微米以內的狹窄的近紅外區域，對3微米以上的紅外波段完全不敏感，因而也就不能成像。為了解決這一問題，人們采取“光機掃描”的方式，通過光學係統把目標在每個瞬間的紅外輻射都投射到紅外探測器上，而探測器再依次把它們轉變成強弱不同的電信號。電信號的強弱變化正好對應於目標輻射強弱的變化。這種信號經過適當的電子學處理後，由顯示器顯示出目標的熱像圖。這種儀器的名字叫做“紅外前視裝置”。它可以裝在無人駕駛飛機上，對戰地進行戰術偵察；也可以裝在戰車上、艦船上，作為夜視儀進行實地觀察；此外，隻有幾公斤重的小型紅外前視裝置，可以作為步兵手提式夜視儀。

　　夜視儀能夠在黑夜裏接收來自物體的紅外線，形成清晰可見的圖像，供戰士觀察目標或射擊瞄準。但許多物體或戰地目標不產生熱，因而沒有紅外線輻射，或紅外線輻射極其微弱，這樣一來，夜視儀對這些目標就成了“夜盲”。激光是治“夜盲”的神醫。人們給夜視儀配備了紅外激光器。這種激光器能夠發射紅外波段的激光束，紅外激光束照射到目標物體上反射回來，被夜視儀接收並形成圖像，為夜間活動提供了方便。在飛機或戰車上，給紅外夜視儀加裝電視設備，形成清晰明亮的圖像，甚至可以達到同白天直接觀察和瞄準物體同樣的效果。

　　將激光對準目標發射出去以後，又反射回來，如果測定出從發出光信號到接收到反射光信號之間的時間t，則從發出光信號地點到目標或從目標返回到發出光信號地點所用的時間為t/2，已經知道光的傳播速度C約為30萬公裏/秒，這樣便可以測出兩地距離d：

　　d=½Ct

　　這是激光測距儀的基本原理。激光具有高單色性、高方向性和高功率的特點，對於測定長遠的距離、判定目標的方位、提高測量的精度是非常有利的，是激光測距儀的理想光源。例如，衛星激光測距，通過觀測站將超短脈衝激光發射到衛星上，並測定出往返時間，便得到觀測站至衛星之間的精確距離，其相對精度可達到億分之一。衛星激光測距對解決地球物理問題、地球模型科學測定、導彈發射和航天技術的發展發揮著重要作用。我國武漢衛星激光測距站的衛星觀測質量早已跨進國際先進行列，同美國宇航局地球動力學組織的全球30多個激光跟蹤站建立了聯網，衛星激光測距技術不斷取得新進展。

　　激光測距儀的種類很多，不僅有衛星激光測距儀，還有炮兵激光測距儀、坦克激光測距儀、空—地激光測距儀。

　　除了測量距離之外，人們還研製出從空中測量地麵情況的激光測高儀，可以測定地麵地形變化和海麵海浪起伏。例如，在飛機上利用激光測高儀，可以辨別出地麵上的凸凹不平和路邊壕溝，探測出樹木草叢或冰雪覆蓋的地麵起伏。

　　激光測距儀經過改進，又出現了激光雷達。它不但能夠測定目標的距離，還可以測出目標的方位、目標運動的速度和加速度。雷達又叫做無線電定位儀，激光雷達就是一種性能極好的激光定位儀。激光雷達與無線電雷達相比具有許多優點，它體積較小，重量較輕，抗幹擾性能和保密性能好，測量精度也比較高。激光雷達既然具有能夠精確指出目標的方位、距離和運動狀態的高強本領，那麽，要是把它裝在炸彈、導彈上，那炸彈、導彈豈不是長了“眼睛”？這就是上一節中所講過的激光製導的導彈、炮彈和炸彈。

　　激光雷達是主動性雷達，比傳統的電磁雷達更優越，隱形飛機在它的千裏眼中也會暴露無遺，逃脫不了被摧毀的下場。

　　目前，我國已經研製成功兆瓦級超強功率放大器固體激光器，從而我國有了超距離攻擊激光雷達。這種攻擊激光雷達包含著世界上最尖端的5大核心技術突破：激光材料突破，激光輻射材料物理機理及成像圖譜研究突破，一次性快速跟蹤定位控製技術突破，高密度能量可逆轉換載體材料突破，激光成像技術突破。這種超距離攻擊激光雷達威力極其強大，不僅有千裏眼、萬裏眼的功能，而且有快如閃電、強如無堅不摧的萬裏長矛的神力，可以在激光雷達偵測到敵方目標後瞬間直接將其摧毀！一位老軍工專家得知激光雷達擊毀了千裏之外的靶標，激動得淚流滿麵，仰天高呼：這是我們中國人研製的武器，全世界最尖端的武器！一位著名軍事專家自豪地說：敵人如果膽敢讓它的隱形飛機來中國轟炸，來一架就擊落一架，一個也休想逃回去！

　　在激光軍事技術方麵，中國的研究處於世界領先地位。中國的超強功率放大器固體激光器是世界一流的，用它發射的激光束可在3千公裏距離獲得每平方厘米35K焦耳能量密度，此能量密度比攻擊導彈所需要的破壞閥值高出1個數量級以上。粗略估計，中國的攻擊性激光雷達理論值有效殺傷力超過3萬公裏。

　　激光雷達不僅廣泛應用在軍事方麵，而且廣泛應用在天文、氣象、大地測量、人造衛星和宇宙航行等領域。

　　激光測距儀和激光雷達受大氣影響較大。怎麽會受大氣影響呢？讓我們來看一下生活中的實例吧。在清潔的室內，隻見家具和物品被陽光照亮，卻不見陽光穿過室內空間；在打掃房間時，灰塵飛起，就看見從玻璃窗射進室內的陽光，一縷一縷地穿過室內空間。在黑夜裏，打開手電筒向遠處照去，可以看見一縷直溜溜的光柱，那也是因為空氣中有許多灰塵或者霧珠，不然的話，空氣十分清淨，也是看不見光柱的。這是為什麽呢？原來，光照在微小的灰塵顆粒上，就會向各個方向無規則地反射，光學上稱為散射現象。正是由於散射現象的存在，讓我們看到了光的直線傳播。但是，由於散射，光的能量在傳輸過程中會不斷損失，因而傳輸的距離大大縮短。光的散射損失與光的波長的長短有關，光的波長越短，散射越厲害，光能損失也就越嚴重。激光的波長與大氣中浮遊的灰塵顆粒的長短差不多，比雷達用的微波和毫米波短1000倍到100000倍，因此，激光在大氣中的散射要比雷達在大氣中的散射嚴重得多。這對長距離測量來說，是很不利的。這是激光測距儀和激光雷達的缺點。

　　然而，激光雷達受大氣影響的缺點，對探測大氣及它的汙染情況來說又是優點，激光雷達因此可用於探測大氣及其汙染情況。科學家們研製成專用的激光雷達，它能夠把激光束發射到高空大氣層中去，並接收高空浮遊的微粒反射回來的激光束。激光的反射強度是與浮遊微粒的密度成比例的，因而可以根據反射強度來測定高空的浮遊微粒的分布情況，進而研究大氣的構成情況，包括測定高空風速、風向等氣象數據。這種用於探測大氣的專用激光雷達，就起名叫激光氣象探測儀。

　　如果大氣被汙染了，大氣中的浮遊微粒的成分和分布等情況都會發生變化，利用激光雷達可以進行監測和分析。從前，對城市和工礦地區大氣汙染情況，一般都是采用化學測定法來測定，從取樣到化學處理，花費勞力和時間很多，由於所選的點的數量有限，加上所選的點都是在地麵附近，因而得到的數據是很有限的，更談不上對大氣汙染動向的掌握了。因此，影響了對大氣汙染的準確預報和及時采取防治措施。激光雷達觀測大氣汙染，可以將激光雷達裝置安裝在汽車上，隨時隨地進行大氣汙染監測，不僅測定地麵附近大氣情況，而且測定高空大氣情況，並能觀測大氣的擴散和湍流，數據經電子計算機處理，得出準確可靠的大氣汙染預報。