Разширен плазмени канали в въздушни СЪЗДАВА UV лазери и приложения за управление на електрически разряд
* Физически институт. PN Лебедев, Руската академия на науките, Москва, Русия ** Националния изследователски ядрена университет "MEPhI", Москва, Русия
1011-1.5 х 3 х 1013 и 3 х 106-3 х 1,011 W / cm2, съответно под прага на оптично разпределение на газа, както и основните процеси релаксация в плазма с плътност от 109-1017 cm-3. Показано е, че създаването на плазмените канали във въздуха обещаващ използване на амплитуда модулирани UV-импулси, състоящи се от поредица от пикосекундни импулси ефективно произвеждат първични фотоелектроните, UV и дългосрочен импулсни и компенсира закрепване на електрони, за да се поддържа концентрацията на свободни електрони в плазмата. Различни видове реализирани електроенергия и усилване subpicosecond импулсни влакове subterawatt и амплитуда модулирани tudno UV импулси с енергия на няколко десетки джаули на хибриден Tksapfir-KrF лазерна система харпун-MTV. Изследвахме експериментално и теоретично образуване на филаменти UV лазерен лъч на такава сила размножителен във въздуха на разстояние до 100 m и параметри на съответните плазмени канали. започването на активния елемент и контрол на високо напрежение път електрически разряд с помощта на UV-защото импулс с амплитудна модулация и структурата на пространство-време на разграждането на въздушните празнини до 80 см.
Възможността за използване на лазерно облъчване с удължен (до стотици метра дължина) провеждане на плазмени канали във въздуха привлича вниманието на изследователи от 70-те години на миналия век, поради важността на потенциалните практически приложения. Такива канали могат да бъдат използвани за дистанционно наблюдение на атмосферното замърсяване, например, от азотен лазер, работещи в режим на усилване радиация с едно минаване по плазма канал [1]; за безжично предаване на електрически ток [2, 3]; за създаване на виртуални плазмени вълноводи електромагнитно излъчване RF и микровълнови ленти за да се намали тяхната естествена отклонение [4-8]; за активна система мол niezaschity включително лазерен започване и контрол път цип (вж. HA
пример на [9-12] и препратките там). Последният проблем изисква предварителното проучване на лазерни предизвикан високи ан зауствания йонизират механизмите за релаксация газ и плазма канал, което е предмет на настоящото дело.
Първоначално продължителен контрол на високо напрежение електрически разряди в атмосферата се използват така наречения лазер искра - гъста удължен плазма с висока електронни Te и Ti йонни температури. За съществуващите в момента на мощни лазери, дълга дължина на вълната, например СО2 лазери PA (дължина на вълната X = 10.6 mm), прагът на оптичните
разпределение на въздуха е ниска (<109 Вт/см2), и в процессе лавинной ионизации в сфокусированном пучке создается относительно долгоживущая плазма с
NE електронна плътност
1019 cm-3, в близост
за термодинамично равновесие с температурата на електрон приблизително равна на температурата Te йони
1 ЕГ [13], време на релаксация на плазма значително надвишава продължителността на лазерен импулс. Въпреки стохастичен-ност оптичен повреда поради наличието на аерозолни частици, случайни флуктуации в разпределението на интензитета и скрининг на плазмената лъчение води до дискретни (beadlike) структура на дълги лазерни искри, което не позволява да се използва пълноценно на висока електрическа проводимост на такава плазма за започване освобождаване [3] , Напрежение разбивка електрически дълги периоди в присъствието на плътна плазма равновесие е намалена десетократно, въпреки че потреблението на енергия за създаването му очевидно голям, тъй като включва освен енергията навлиза в йонизация газ
pe11 (където I] - йонизация потенциал), отопление на йони и електрони до температурата на равновесие. Измерената стойност е
200 джаула на метър дължина на плазмения канал [14]. дължина на канала
20 m, която се оценява на [12] може да инициира освобождаване мълния е необходимо с енергия лазерен импулс C02
790 нм (вж., Например, [16, 17]). PSM имат голям спектрална ширина: Tksapirovogo за лазерно основен AX дължина на вълната
30 пМ, за трета хармонична AX
2.5 пМ. По време на размножаване в атмосферата спектрално ограничен USP (с изключително кратко време в даден спектрална ширина) се разшири с течение на времето поради дисперсията на рефрактивния индекс на въздуха. За да се компенсира този ефект в диапазона от PSM отрицателен въведена chirpirova зададена честота радиация - намаляване на честотата от началото до края на пулса, което също води до временно първоначален импулс разширяване. Такива негативно свиреха импулси са компресирани във времето, тъй като те се разпространяват в атмосферата. Този ефект на "време фокусиране" USP може да се използва за увеличаване на интензивността пик на предварително определено разстояние от източника на лъчение заедно с обичайните пространствено фокусиране на лазерния лъч [10].
Друг нелинеен ефект по време на размножаване на ultrashort импулс лъч се състои в това, че поради нелинейност Кер, тя се разделя на множество отделни снопчета от нишковидни-Fila-менти с характерен диаметър
UV лазерен лъч има няколко предимства за създаване на хомогенна удължено дейонизирана канал във въздуха в сравнение с инфрачервено излъчване. КГБ мощен лазер с дължина на вълната 248 нм осигурява един от най-обещаващите източници на радиация в този диапазон. Ефективното напречното сечение на multiphoton йонизация на O2 молекули UV лазерна КГБ значително надвишава напречното сечение за инфрачервено лъчение [26]. Резерв (дифракция) лъч отклонение КГБ лазер 40 пъти по-малки, отколкото за лазер С02, при което за идентични първоначалните количества греди да се постигне предварително определена интензивност на полето в случай на UV радиация изисква до 1600 пъти по-малко енергия. Оптичен разбивка на въздуха се дължи на лавинни процеси на йонизация, UV облъчване с лазер се развива с много по-висок интензитет
[27]. Но дори и в случай на такова разпределение на плътността на електрони в единично йонизиран плазмата
NE = 2.7 х 10 cm-3 е почти три порядъка по-малко от критичната електронна плътност (1.6 х 1022 cm-3 за излъчване с X = 248 нм). Следователно, плазма въздух ще бъде прозрачен за UV радиация, и може да се транспортира по суша удължен протежението създаване на единен йонизация на въздуха. интензивност UV светлина достатъчно високо във въздуха е също податливи на образуване на филаменти, доколкото проучен в детайли, както в случая на инфрачервено лъчение-ТА.
Когато концентрацията на електрони във въздуха
1015 cm-3 (извършват в нишка) преобладава електрон-йонна рекомбинация [8], което води до трайна загуба на електрони и ограничава техния живот тези няколко наносекунди [18-20]. При тези условия създаде USP електронна проводимост е запазена за относително кратък дължина на нишка 1е = STE
1 м, и тази област се придвижва със скорост на светлина след лазерен импулс. време йонизация може да се увеличи, например поради влак на ultrashort импулси, всеки от които импулси фотоелектронна натрупване нова порция [28, 29], повторение интервала на PSM във влака трябва да бъде от порядъка на живота на свободни електрони. На по-късен
За допълнителна информация можете да закупите пълния текст на статията. Членове са на разположение в PDF формат на електронната поща, посочена в касата. време за доставка е по-малко от 10 минути. Цената на една статия - 150 рубли.
Pohozhie научната работа на тема "Физика"
Свързани статии