В настоящее время лучи высокоинтенсивных лазеров, полученных с помощью современных технологий, практически исчезают на расстояниях, превышающих несколько сантиметров или нескольких дециметров. Это происходит из-за дифракции — эффекта, который «ломает» ложечку, когда её опускают в стаканчик с водой.
Теперь же учёные-оптики из Университетов Аризоны и Центральной Флориды разработали технологию, способную посылать лазерные лучи высокой интенсивности через атмосферу гораздо дальше, чем это было возможно раньше.
Они встроили первичный лазерный луч высокой интенсивности внутрь второго луча меньшей интенсивности. Когда первичный пучок света проходит через воздух, второй пучок – его называют луч-оболочка — подпитывает первый луч энергией и поддерживает его прохождение на значительно большее расстояние, чем это было ранее достижимо. Результаты этих исследований были опубликованы в журнале Nature Photonics.
В отличие от обычных лазеров, в этом исследовании использовались лазерные импульсы фемтосекундного диапазона (миллиардная часть миллионной доли секунды).
Прохождение луча лазера через воздух ограничено линейной дифракцией. Однако если энергия импульса достаточно высока и длительность импульса составляет несколько фемтосекунд, то вспышка света чрезвычайно высокой интенсивности распространяется по воздуху другим способом, в связи с самофокусировкой. При этом луч ионизирует воздух и создает плазму, теряя энергию и, соответственно, дальность распространения.
Луч-оболочка позволяет преодолеть это ограничение. Подобно принципу шумоподавления в наушниках, потеря энергии первичного лазерного луча компенсируется подпиткой от луча-оболочки. В лабораторных условиях исследователям удалось увеличить расстояние действия лазеров в десятки раз — от 25 см до 2 м.
Анализ на симуляторах показал, что путём масштабирования новой лазерной технологии, радиус действия может достигать 50 метров или даже больше.
Новая технология имеет и любопытное сугубо практическое применение. При прохождении лучей лазера по воздуху, они оставляют на своём пути канал плазмы — ионизированных молекул, лишённых своих электронов. Такие плазменные каналы могут быть использованы для привлечения молний в качестве пути наименьшего сопротивления.
Источник: gearmix.ru
