科普-中华学生百科全书-第283部分
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所谓全息锁，是一种更实用的激光防盗锁。它的原理是把主人家全体成
员的指纹，通过全息照相的方法全部记录在底片上，然后再储存在全息锁具
中。要开锁时，先打开激光器，让激光束分别照射底片和手指上的指纹。如
果两者一致，锁就会自动开启，如果是陌生人的手指，指纹就与底片上的不
吻合，锁不仅不会开启，而且还会发出警报。
全息锁特别适合安全部门使用，如档案馆、博物馆、银行、财会室以及
重要的仓库等。
新型“千里眼”——激光雷达
无线电技术的发展使“千里眼”、“顺风耳”由幻想变为现实。这里的
“千里眼”是指二次大战中发明的雷达。雷达发出脉冲电波，遇到敌机就会
反射回来再为雷达接收器所接收，在雷达荧光屏上显出一个亮点。根据这一
亮点可以算出敌机的方位、距离、高度。有经验的观察人员可从亮点显示的
情况大致判断目标是什么东西。用这种方法能够发现几十公里乃至几千公里
以外的飞机，当然可称“千里眼”了。然而仔细想来，从无线电雷达“看”
一架飞机，或者一艘战舰，无非只是荧光屏上一个亮点，不是训练有素的人
员简直莫名其妙。因此雷达探测距离确实可达千里之遥，要说是“眼”只能
算艺术夸张了。
出现了激光以后，货真价实的“千里眼”才有希望实现。因为激光的波
长短，方向集中，从原理上讲完全可以制造出成像雷达来。那时，从荧光屏
看到的将是目标的实际形象，而不是一个亮点。当然要把这种成像雷达造出
来还有许多技术难题要解决，所以现在还没有这样的千里眼。
可能有人会问：电视机能不能算千里眼呢？一般来说电视机能让你看到
千里外的文艺节目演出、球赛实况等，也可以算千里眼了。其实，电视播送
设备的“眼睛”是电视摄像管，它必须离拍摄的景和物很近才能有良好的效
果。电视摄像管把摄到的图像变为电波在空中传播，然后才能在电视机上显
示出来，如果两地距离超过几十公里还必须用微波中转站传送系统。严格来
说并不能算是千里眼的。
千里“眼”成像雷达虽然一时还做不到，但比它略逊一筹的激光雷达已
经造出来了。它和微波雷达相比有不少优点：虽然两者都可用来测距、测角，
但激光雷达的光波长短，光束细，精度比微波雷达高 10 倍以上。激光雷达从
1500 米的高空探测地面，光束直径仅 10 多厘米，可以分辨得出地形的高低
变化，这也是微波雷达所做不到的。其次，激光雷达比微波雷达轻巧得多。
为了在一定距离上保持同样的波束大小，激光雷达只须用直径为几厘米的透
镜，而微波雷达要用直径 60 米以上的天线。远程微波雷达的天线，直径更大，
一般要固定安装在雷达站里。而整个激光雷达用卡车就可以装运，甚至几个
人就可以抬走。再有，激光雷达可以测量目标的速度等参量，这是一般雷达
所做不到的。激光雷达还有良好的抗干扰性能，不受地面电波的干扰，这是
军事上很受重视的一个特性。
激光雷达在发展中还有一些问题要解决，如大气影响激光的传输和因光
束太细而带来的搜索目标的困难等。现在常把两种雷达结合起来：用微波雷
达作范围较大的搜索，搜索到目标的座标以后，再用激光雷达在小范围内跟
踪目标，并精确测定目标的座标及运动速度。
激光雷达是一专多能的。除了军事上用的雷达以外，还发展了非军用的
雷达，它们不一定都称为雷达。有一种叫做测距仪的激光雷达可测量月球到
地球之间的距离，绝对误差小于 15 厘米，相对误差小于 4×10…10。若是以这
样高的精确度测量 1 米长的物体，误差还不到 4 个氢原子大小。氢原子的直
径约 1010米，或者说一万分之一微米。精密测量地球和月球之间的距离及其
变化对科学研究十分重要。人们可以通过这样的测量，了解地球和月球的形
状及表面地形，从而测算地球上各处重力变化；另外，测量地球某一固定点
到月球之间的距离的变化可以算出大陆漂移的具体数据，还可以根据月地距
离的变化，了解月球引力和地球上潮汐变化的关系。此外，激光测距仪还能
测定人造卫星的位置和人造卫星的轨道。
激光雷达在宇宙航行中十分有用。宇宙空间没有空气，激光束不会受影
响；装在航天器中的雷达要求体积小，重量轻，耗能少，这正好是激光雷达
的特长。已经制成能追踪宇宙飞船的激光雷达，因为它的精度高，可以使在
轨道上飞行的两个太空飞行器准确地对接合拢。
1971 年，美国发射的阿波罗登月飞船，载了一辆可在月球上行驶的“月
球漫游者车”，车上装着一种能直接控制电视摄像机的激光雷达，用来跟踪
宇宙航行员，把宇航员的“漫游”情况由电视摄像机摄下后，通过无线电发
射设备，将信号送回地面。这种雷达很小，重量只有几千克。
由于激光雷达光束的分辨率高，不但能识别高楼、大山等庞然大物，而
且能发现电线杆、烟囱、电线等细小目标。所以军事上，用激光雷达做成避
撞器，装在低空飞行的歼击机和直升飞机上，可以防止发生飞机碰撞事故。
有的激光对大气成分的变化非常敏感，科学家利用这个特点，发明了探
测大气污染的测污雷达。
人类进行生产活动产生的各种有毒有害物质，如果不加治理，任意向外
界排放的话，危害无穷。比如，一氧化碳在大气中的含量只要超过十万分之
一，就会使大片庄稼结不出果实。为了能及时测得这些含量极少的污染物，
需要灵敏度特别高的监测仪器。
不同的污染物，因为分子结构不一样，能吸收不同波长的激光，最新的
激光测污雷达使用可调波长激光器，灵敏度高、分析速度快，改变激光的波
长，测定吸收量，可以分辨出污染物的成分和含量。更方便的是汽车运载的
测污雷达，环保工作人员带了它可以探测车辆行驶路线周围几公里之内的大
气污染。
光学“顺风耳”
谈到千里眼，就会想起顺风耳。人们把无线电通讯称为顺风耳。激光一
出现就与通讯结下不解之缘。
第一台气体激光器——氦氖激光器是美国贝尔电话实验室研制成功的。
电话实验室是研究电话的，怎么也研究激光器呢？因为，那时的科学家预见
到激光可能成为最先进的通讯工具。
古代的通讯方式主要靠传口信或写信，由专人步行或骑马递送，速度很
慢。要快，就要用火光来传消息。我国早在周代，镇守边关的守军就已经用
燃烽火的办法向都城报告外敌入侵的消息，可算是最早的光通讯了。西欧至
19 世纪前半叶出现过讯标机发报法。如从巴黎到土伦，沿途 380 公里，每隔
一段便在高地上建造一座传送塔，共计 120 座。发送员摆动长杆代表特定讯
号，接收员用望远镜看。传送一个讯号，经过 120 站，约需 1 分钟。这也是
一种光通讯，比烽火进步多了，但仍有很大的局限性。电报、电话发明以后，
千里之外通话就像近在咫尺。电波从上海到北京只需二百分之一秒钟，比火
车、飞机快得多。现在原始形式的光通讯被淘汰了，只在一些特殊场合才使
用，两地之间的通讯都使用电话、电报和传真电视。
电话、电报发明到现在 100 多年来，通讯经历了巨大的变化。从有线到
无线，从长波到微波，从地面到空间，从传声到传形等等。而现代工农业、
军事技术和科学研究的飞速发展，对通讯的要求越来越高，突出的矛盾是目
前的通讯线路容量大大不够。
所谓线路容量就是一条通讯线路能同时通话的路数。通讯所用的电波频
率越高，容量越大。打一个比喻：如果房子一层住 60 户，两层就住 120 户，
盖 20 层就可以住 1200 户，这可住的户数就是容量。显然。房子造得越高，
容量也越大。
我们日常使用的市内电话，一条线路上只能同时有一对用户通话；后来
出现了利用高频载波的多路通信技术，一条传输线路上同时通话的数量可以
多到成千上万路。从绝对数字来看，已经不算少了；但如果从发展眼光看，
还是远远不够的。随着物质文明的进步，人们相互间的通讯需求，必然日趋
增多；而且，现在人们已经不满足于听声音，更希望能在电视屏幕上见面。
这就要求通讯传输线路的容量比现在的多上几万乃至几十万倍。不过，要增
加线路的容量，非要从更高频段中发展不可。目前看来，适合于通讯的更高
频段要数光频了，它比微波高几万倍以上。理论上算起来一条光路可通电话
几十亿路，电视几十万路。所以人们又想到了光通讯。
普通光源发出来的光，频率很杂，不能用来作大容量通讯；只有频率极
纯的激光才能担当这一重任。
激光出现的第二年，科学家就用它在大气中做光通讯的试验。结果并不
理想，因为激光受风、雨、雾、雪等气候条件的影响，看来只能作短距离通
讯之用，但是，却发现它具有两大突出的优点：保密性好、不受外界杂电波
的干扰。
国外有一种名叫“激光通”的最新通讯设备。它的信息传递方式是十分
神奇的：漆黑的夜晚，一架飞机在空中寻找目标。当它飞近一座圆顶建筑物
时，突然从圆顶上射出一束激光，它立即向下发出一束绿色激光。上下两束
激光相遇重合后，整条光束收缩成一条极细的光线。飞机和建筑物之间就通
过这条激光线路传送信息。传送速度之快是惊人的。它可以在 1 秒钟之内传
送大致相当于一部大英百科全书的信息容量。要知道一部最新版的 16 开精装
大英百科全书共 30 册，约 4200 多万字，堆在桌上足有 1 米多高呢！
更有前途的是半导体激光光学纤维通讯，也称光纤通讯。激光在光纤中
传播可以避免受大气影响。和通讯电缆相比，光纤细、轻，价格低而效率高；
加上半导体激光器体积小，耗电省，很适于通讯用。现在还在研究把激光器
和通讯系统像集成电路那样制作在一小片光学玻璃上，成为光路。这一项研
究成功后，未来的通讯设备就更小巧实用了。
目前，光纤通讯发展很快。1983 年，美国电话电报公司为美国的商业系
统安装了 2．4 万公里的光缆。正在用光缆铺设两条超级通讯线路，把东海岸
和西海岸的城市连接入市内电话网使用了 3 年多。
最有趣的要算日本在大阪附近筹建的世界上第一座光纤化通讯实验“城
市”。“城市”中只用 3 条干线光缆和 14 条配线光缆，就把全“市” 300
户用户和现代文明联系起来了。这里“通讯”的涵义是现代化的，内容十分
广泛。
“市民”通过家里的电视机荧光屏，可以读书、看报，了解天气好坏，
查飞机、火车时刻表，还可以查阅科技文献。“市民”可以通过荧光屏和商
店营业员对话，从屏上一一出现的商品中选择出自己想要的商品，再告诉营
业员，请商店把货物送上门来。“市民”还可以随意点播好电视节目，到约
定的时间，点播好的节目就会自动出现在电视机荧光屏上。“市民”们各家
看各家的节目，甚至一家人各看各的节目，互不相扰。
这一“城市”里的电视教学也是新型的：不仅老师和学生能看到对方的
动作和表情，听到对方的声音，而且学生之间也能相互交流。学生虽然在家
里听课，但与在学校里读书并无两样。
总之，在这座“城市”里，几乎一切生活事务都可以通过配有计算机的
光纤通讯系统解决。
已经谈了很多关于激光顺风耳的事，现在我们该回答“谁是这辛勤的搬
运工”了。回答当然是激光。但是，为什么把激光称为“搬运工”呢？它怎
样才把消息从一地传到另一地呢？
光通讯和电波的道理是相似的。无线电广播中，人的声音通过话筒变为
相应变化的电信号，频率约为 100 赫兹到 8000 赫兹，称为声频信号。电波的
频率比人耳听得见的声音频率要高得多。比如某一电台的广播频率是 792 千
周，即 792000 赫兹。这么高的频率，又是不加声频信号的等幅电波，人是无
法感觉到的。我们通过一种调制电路，使 792000 赫兹电波的波动幅度随着声
频信号传出去，传到你的收音机里，收音机的检波电路把声频信号
