Ученые придумали, как отправить сквозь атмосферу высокоинтенсивный лазерный импульс дальше, чем когда-либо. В будущем данная технология может быть использована для того, чтобы отвести от зданий и сооружений грозовые разряды.

Использование сопутствующего лазерного луча (Dress) позволяет на порядок увеличить протяженность филаментов.

Лазерный луч высокой интенсивности может распространяться в атмосфере лишь на небольшие расстояния из-за явления дифракции. Бездифракционное распространение с образованием филаментов — тонких «нитей» внутри пучка, играющих роль волноводов — возможно лишь для коротких (фемтосекундных) лазерных импульсов. Если импульс будет более продолжительным, лазер вызовет каскадную ионизацию среды, что приведет к потерям энергии и дефокусировке луча. Длина филамента может быть порядка нескольких сантиметров (в лучшем случае — десятков сантиметров). Однако для таких областей применения, как лазерные молниеотводы, дистанционная спектроскопия, каналирование СВЧ-излучения и исследования в области аттофизики, зачастую требуется создание более длинных плазменных каналов.

Ученые из Университета штата Аризона и Университета центральной Флориды смогли на порядок увеличить протяженность оптических филаментов за счет использования сопутствующего лазерного луча меньшей интенсивности, который служит дополнительным источником энергии для основного луча, подпитывая его и поддерживая баланс между самофокусировкой и дефокусировкой. Майк Шеллер, возглавивший экспериментальную часть исследования, сравнивает это с дозаправкой в воздухе: самолет-заправщик (луч низкой интенсивности) расширяет радиус действия истребителя (высокоинтенсивного лазера) за счет передачи топлива (энергии) налету.

В лаборатории ученым удалось увеличить длину филаментов от 25 см до 2,1 м, а компьютерное моделирование показало, что масштабирование данной технологии может позволить добиться их протяженности до 50 м и более. Плазменный канал такой длины вполне может быть использован в качестве молниеотвода.

По сообщению PhysOrg