Том 33, номер 04, статья № 9

Аннотация:

Приведены результаты экспериментальных исследований электрических и магнитных полей, возникающих в условиях пробоя и в допробойных режимах распространения импульсного лазерного излучения на атмосферных трассах. Установлено, что при распространении в атмосфере импульсов микросекундной длительности СО₂-лазера в условиях пробоя и в допробойном режиме генерируются квазипериодические электрические и магнитные поля с частотой 10⁵–10⁶ Гц и длительностью 10–100 мкс. Максимальное значение наведенных электрических и магнитных полей наблюдается при количестве очагов пробоя на единицу длины трассы N_оч = 0,17 м^-1. Показана связь электрических и магнитных полей, возникающих вокруг канала ионизации, с параметрами атмосферы.

Ключевые слова:

лазерный пробой, канал ионизации, электрические импульсы, магнитное поле, параметры атмосферы

Список литературы:

1. Коробкин В.В., Серов Р.В. Исследование магнитного поля искры, возникающей при фокусировке излучения лазера // Письма в ЖЭТФ. 1966. Т. 4, № 3. С. 103–106.
2. Аскарьян Г.А., Рабинович М.С., Смирнова А.Д., Студеное В.Б. Токи, создаваемые световым давлением при воздействии луча лазера на вещество // Письма в ЖЭТФ. 1967. Т. 5, № 4. С. 116–118.
3. Stamper J.A., Ripin В.Н. Faraday-rotation measurements of megagauss magnetic fields in laser-produced plasmas // Phys. Rev. Lett. 1975. V. 34, N 3. P. 138–141.
4. Stamper J.A., Mc Lean E.A., Ripin B.H. Studies of spontaneous magnetic fields in laser-produced plasmas by Faraday rotation // Phys. Rev. Lett. 1978. V. 40, N 18. P. 1177–1181.
5. Raven A., Willi O., Rumsby P.T. Megagauss magnetic fields profiles in laser-produced plasmas // Phys. Rev. Lett. 1978. V. 41, N 8. P. 554–557.
6. Borghesi M., Mackinnon A.J., Gaillard R., Willi O., Pukhov A., Meyer-ter-Vehn J. Large quasistatic magnetic fields generated by a relativistically intense laser pulse propagating in a preionized plasma // Phys. Rev. Lett. 1998. V. 80, N 23. P. 5137–5140.
7. Sandhu A.S., Dharmadhikari A.K., Rajeev P.P., Kumar G.R., Sengupta S., Das A., Kaw P.K. Laser-generated ultrashort multimegagauss magnetic pulses in plasmas // Phys. Rev. Lett. 2002. V. 89, N 22. P. 225002(1–4).
8. Murakami Y., Kitagawa Y., Sentoku Y., Mori M., Kodama R., Tanaka K.A., Mima K., Yamanaka T. Observation of proton rear emission and possible gigagauss scale magnetic fields from ultra-intense laser illuminated plastic target // Phys. Plasmas. 2001. V. 8, N 9. P. 4138–4143.
9. Wagner U., Tatarakis M., Gopal A., Beg F.N., Clark E.L., Dangor A.E., Evans R.G., Haines M.G., Mangles S.P.D., Norreys P.A., Wei M.-S., Zepf M., Krushelnick K. Laboratory measurements of 0.7 GG magnetic fields generated during high-intensity laser interactions with dense plasmas // Phys. Rev. E. 2004. V. 70, N 2. P. 026401(1–5).
10. Баландин С.Ф., Донченко В.А., Землянов Ал.А., Мышкин В.Ф., Хан В.А., Абрамова Е.С. Электрические параметры канала лазерного пучка в атмосфере I // Изв. вузов. Физ. 2019. Т. 62, № 4. С. 16–20.
11. Баландин С.Ф., Донченко В.А., Землянов Ал.А., Мышкин В.Ф., Хан В.А., Абрамова Е.С. Электрические параметры канала лазерного пучка в атмосфере II // Изв. вузов. Физ. 2019. Т. 62, № 5. С. 3–8.
12. Jung R., Osterholz J., Lowenbruck K., Kiselev S., Pretzler G., Pukhov A., Willi O., Kar S., Borghesi M., Nazarov W., Karsch S., Clarke R., Neely D. Study of electron-beam propagation through preionized dense foam plasmas // Phys. Rev. Lett. 2005. V. 94, N 19. P. 195001(1–4).
13. Li Y.T., Yuan M.H., Zheng Z.Y., Sheng Z.M., Chen M., Ma Y.Y., Liang W.X., Yu Q.Z., Zhang Y., Liu F., Wang Z.H., Wei Z.Y., Zhao W., Jin Z., Zhang J. Observation of a fast electron beam emitted along the surface of a target irradiated by intense femtosecond laser pulses // Phys. Rev. Lett. 2006. V. 96, N 16. P. 165003(1–4).
14. Тер-Аветисян С., Никлес П.В. Ускорение ионов на передней и задней поверхностях тонких фольг интенсивными лазерными импульсами длительностью 40 фс // Письма в ЖЭТФ. 2006. Т. 83, № 5–6. С. 246–250.
15. Моurоu G.A., Tajima Т., Bulanov S.V. Optics in the relativistic regime // Rev. Mod. Phys. 2006. V. 78, N 2. P. 309–371.
16. Донченко В.А., Баландин С.Ф., Кемельбеков Б.Ж., Мышкин В.Ф., Хан В.А. Физические основы создания каналов ионизации в атмосфере при непрерывном и импульсном лазерном воздействии // Изв. вузов. Физ. 2018. Т. 61, № 5. С. 98–108.
17. Kuhl A.L., White D.A., Kirkendall B.A. Electromagnetic waves from TNT explosions // J. Electromagn. Anal. Appl. 2014. V. 6, N 10. P. 280–295.
18. Лубенко Д.М., Прокопьев В.Е., Алексеев С.В., Иванов М.В., Лосев В.Ф. Управление расходимостью ТГц-излучения, возникающего в лазерной плазме филамента // Оптика атмосф. и океана. 2019. Т. 32, № 4. С. 285–288; Lubenko D.M., Prokopev V.E., Alekseev S.V., Ivanov M.V., Losev V.F. Control of THz radiation divergence in laser filaments // Atmos. Ocean. Opt. 2019. V. 32, N 4. P. 430–433.
19. Hamster H., Sullivan A., Gordon S., Falcone R.W. Short-pulse terahertz radiation from high-intensity-laserproduced plasmas // Phys. Rev. E. 1994. V. 49, N 1. P. 671–677.
20. Tzortzakis S., Méchain G., Patalano G., André Y., Prade B., Franco M., Mysyrowicz A. Coherent subterahertz radiation from femtosecond infrared filaments in air // Opt. Lett. 2002. V. 27, N 21. P. 1944–1946.
21. Méchain G., Tzortzakis S., Prade B., Franco M., Mysyrowicz A., Leriche B. Calorimetric detection of THz radiation from femtosecond filaments in air // Appl. Phys. B: Lasers Opt. 2003. V. 77, N 8. P. 707–709.
22. Amico C.D., Houard A., Franco M., Prade B., Mysyrowicz A. Coherent and incoherent radial THz radiation emission from femtosecond filaments in air // Opt. Express. 2007. V. 15. № 23. P. 15274–15279.
23. Бежанов С.Г., Урюпин С.А. Генерация нелинейных токов и низкочастотного излучения при взаимодействии лазерного импульса с металлом // Квант. электрон. 2013. T. 43, № 11. С. 1048–1054.
24. Миронов В.А., Оладышкин И.В., Фадеев Д.А. Конверсия оптического излучения в терагерцевое на поверхности полуметалла // Квант. электрон. 2016. Т. 46, № 8. С. 753–758.
25. Коржиманов А.В., Гоносков А.А., Хазанов Е.А., Сергеев А.М. Горизонты петаваттных лазерных комплексов // Успехи физ. наук. 2011. T. 181, № 1. С. 9–32.
26. Баландин С.Ф., Беляев Е.Б., Годлевский А.П., Копытин Ю.Д., Иванов Ю.В. Исследование транспортных и электрофизических характеристик лазерной искры, инициированной в приземной атмосфере импульсами СО₂-лазера. Деп. в ВИНИТИ. Рег. № 3430-84 от 25.04.1984 // Изв. вузов. Физика. 1984. 21 c.
27. Гейнц Ю.Э., Землянов А.А., Зуев В.Е., Кабанов А.М., Погодаев В.А. Нелинейная оптика атмосферного аэрозоля. Новосибирск. Изд-во СО РАН, 1999. 260 с.
28. Донченко В.А, Кабанов М.В., Самохвалов И.В. Распространение оптических волн в дисперсных средах. Томск: Изд-во НТЛ, 2014. 460 с.
29. Атмосфера: справочник. Л.: Гидрометеоиздат, 1991. 511 с.
30. Красиков Н.Н. Физико-химические аспекты атмосферного электричества // ДАН СССР. 1991. Т. 319, № 2. С. 325–329.