Энергетика, природные ресурсы, инженерные системы

Информационный портал ТЕПЛОКАРТА
  • Главная
    • Главная

      • Твердотопливные котлы и печи, камины
      • Системы отопления и охлаждения
      • Альтернативная энергия
      • Водоснабжение и водоотведение
      • Вентиляция и кондиционирование
      • Оборудование и материалы
      • Энергоэффективность и энергосбережение
      • Природные ресурсы, экология и строительство
      • Ядерная энергетика
      • Новости, обзоры, события
      • Исследования
  • Указатель терминов
  • Облако тегов
  • О портале
    • О портале

      • Разместить статью
Нерушимый волновод из плазмы ограничивает размеры лазерного импульса. Предоставлено: Intense Laser-Matter Interactions Lab, University of Maryland
Нерушимый волновод из плазмы ограничивает размеры лазерного импульса. Предоставлено: Intense Laser-Matter Interactions Lab, University of Maryland

Плазменные волноводы фокусируют мощный лазер в узкий луч

Исследования

Опубликовано: 30.09.2020

Обновлено: 06.04.2022

 765

Метод создает волновод из плазмы - газа, в котором электроны отделены от ядер атомов. «Но в данном случае волновод несокрушим. Водородная плазма, которая образует волновод, уже по своей структуре разделена на протоны и электроны, так что с ней уже вряд ли можно что-то сделать»

В научной фантастике запуск мощных лазеров выглядит впечатляюще просто - «Звезда Смерти» посылает разрушительную силу через космос в виде узкого луча света в цель. Однако после того, как мощный лазер запустили, нужно позаботиться о том, чтобы он сохранил свою форму и не сильно увеличился в диаметре.

Этот световой эффект наблюдается и в обычных условиях, если направить фонарик на стену. Чем дальше источник света находится от стены, тем сильнее увеличивается диаметр луча, в результате чего световое пятно становится тусклее. Лазерный луч при одинаковых условиях расширяется намного меньше, чем поток света от фонарика. Однако, когда лазер проходит большой путь или должен сохранить высокую интенсивность излучения, эффект приобретает особую важность.

Независимо от того, для каких целей создается лазер, чтобы увеличить интенсивность потока излучения, необходимо увеличить плотность и мощность луча. В наземных экспериментах, чтобы лазерное излучение удержать в узком луче, используются устройства, которые называются волноводами, например, оптические волокна.

Сердцевина и внешняя оболочка волновода не позволяют лазеру распространиться за пределы границ. Но, если лазерный импульс очень мощный, возникнет проблема: оптическое волокно разрушается за тысячную долю наносекунды.

Исследователи из Университета Мэриленда разработали метод и создали волновод, который выдерживает мощное лазерное излучение. В статье журнала Physical Review Letters [1] демонстрируется, как мощные лазерные импульсы передаются по волноводу с помощью импульсов послабее в облаке водорода. Этот метод станет частью экспериментов по ускорению высокоэнергетических частиц.

Метод создает волновод из плазмы - газа, в котором электроны отделены от ядер атомов. «Плазменный волновод схож по структуре с оптическим волокном с классической сердцевиной и оболочкой». «Но в данном случае волновод несокрушим. Водородная плазма, которая образует волновод, уже по своей структуре разделена на протоны и электроны, так что с ней уже вряд ли можно что-то сделать».

В начале 1990-х была разработана схожая технология плазменных волноводов, чтобы лазерные лучи распространялись с более высокой интенсивностью излучения. Тогда лазерный луч направлялся в газ. Лазерное излучение по ходу своего движения отрывает электроны от атомов газа и создается плазменный туннель, температура которого выше, чем остального газа. Из-за тепла плазма расширяется и образуется плазменное ядро с низкой плотностью, ограниченное более плотной стенкой, которая возникает от ударной волны при выбросе плазмы наружу.

Эта структура - именно то, что необходимо, чтобы создать волновод, но у этого метода есть свой минус - исследователи не могут создать сердцевину и стенку отдельно. Они хотят изменять толщину стенки и плотность электрических зарядов так, чтобы в сердцевине с повышенной плотностью проходящие внутри частицы ускорялись.

Исследователи создали волновод из плазмы, в котором стенка и ядро возникают независимо друг от друга. Идея заключается в применении двух специализированных лазерных лучей, которые называются лучами Бесселя. Первый лазер - простой пучок, который формирует ядро с низкой плотностью: плазменный туннель нагревается меньше, чем в предыдущем методе.

Второй лазерный луч создает полую световую трубку. Выстраивается стенка волновода и дополнительно образуется плазма из газа, которая окружает плазменное ядро. Вторым лазерным импульсом можно менять плотность стенки и не влиять на состояние активной зоны.

Этот волновод можно сравнить с длинной иглой для подкожных инъекций, а устаревший метод - с трубочкой для питья. В меньшем по размеру проводнике лазер проходит через существенно меньшую площадь сечения, что приводит к повышенной интенсивности лазерного излучения.

 

Ссылки:

1. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.125.074801

 

Источник: University of Maryland

20.65%
1 0
 Теги:

Публикации на похожую тему:

Компонент обратного топливного элемента, который использует возобновляемую энергию для соединения воды и азота, производя аммиак. Предоставлено: Steven Morton FRPS. Журнал Science («Наука»)

Аммиак - универсальный топливный ресурс для энергетических систем

Обновлено: 20.10.2021
 665
Звуковые волны. (c) Steshenko Dmitry

Звуковые волны как форма распространения энергии в пространстве

Обновлено: 20.07.2020
 699
Фото: Теплоэлектростанция. Jwvein, Pixabay

Улавливание и хранение углерода при производстве электроэнергии

Обновлено: 05.06.2020
 1007

Комментарии ()

    Написать комментарий

    Недавние публикации

    Фото: BBQ Gourmet

    Инфракрасные горелки в газовых грилях: типы, преимущества, уход

    Обновлено: 15.02.2023  274
    Звуковые эффекты в зданиях напрямую зависят от материалов, из которых сделаны потолки, стены, двери и другие ограждающие конструкции. Фото: Rockfon

    Звукопоглощение, звукоизоляция и фоновый шум в зданиях

    Обновлено: 26.07.2022  736
    Тепло выделяется из оксида марганца, когда молекулы воды поглощаются слоистой структурой. Ⓒ Norihiko L. Okamoto

    Вода усиливает способность материала поглощать и отдавать тепло

    Обновлено: 21.04.2022  714

    Популярные категории

    • Энергоэффективность и энергосбережение44
    • Оборудование и материалы86
    • Природные ресурсы, экология и строительство91
    • Исследования40
    • Системы отопления и охлаждения55

    Разместить статью

    Портал TEPLOKARTA.RU доступен в Google Play

    Ссылки:

    • Контакты
    • Разместить статью
    • Конфиденциальность
    VK Telegram

    © 2023 Россия. Копировать без ссылки запрещено.  TEPLOKARTA.RU

    Отправить сообщение об ошибке?

    Ошибка:
    Выделите опечатку и нажмите Ctrl + Enter, чтобы отправить сообщение об ошибке.