Том 38, номер 04, статья № 2

Аннотация:

Для формирования плазменных антенн в различных радио- и телекоммуникационных устройствах необходимо увеличить время релаксации очагов лазерного пробоя. С целью решения этой проблемы рассмотрены процессы, протекающие в аэродисперсных средах, содержащих твердые микрочастицы, при взаимодействии с лазерным излучением. Проанализированы времена распада плазмы с аэрозольными частицами при воздействии наносекундным и микросекундным лазерными импульсами. Оценено влияние электронной оболочки вокруг твердых микрочастиц на создание сплошной зоны ионизации в аэрозольной атмосфере, формирующейся за счет перекрытия плазменных ореолов вокруг микрочастиц. Рассмотрены условия, необходимые для создания длинного ионизованного канала, образованного очагами пробоя при взрывном испарении атмосферных микрочастиц в зоне воздействия наносекундного импульса СО₂-лазера, и дальнейшего поддержания образовавшейся плазмы излучением микросекундного лазера. На основании выполненных оценок разработана схема экспериментальной установки для создания длинного ионизованного канала в аэрозольной атмосфере. Результаты исследований могут быть использованы при формировании в атмосфере каналов беспроводной связи.

Ключевые слова:

микрочастица, лазерное излучение, термоэмиссия, проводимость, ионизованный канал

Список литературы:

1. Berge L., Skupin S., Nuter R., Kasparian J., Wolf J.-P. Ultrashort filaments of light in weakly ionized, optically transparent media // Rep. Progress Phys. 2007. V. 70, N 10. P. 1633. DOI: 10.1088/0034-4885/70/10/R03.
2. Diels J.-C., Rudolph W. Ultrashort Laser Pulse Phenomena: Fundamentals, Techniques and Applications on a Femtosecond Time Scale. Burlington: Academic Press, 2021. 352 p.
3. Clerici M., Hu Y., Lassonde P., Milián C., Couairon A., Christodoulides D.N., Chen Z., Razzari L., Vidal F., Légaré F., Faccio D., Morandotti R. Laser-assisted guiding of electric discharges around objects // Sci. Adv. 2015. V. 1, N 5. P. e1400111. DOI: 10.1126/sciadv.1400111.
4. Зворыкин В.Д., Левченко А.О., Сметанин И.В., Устиновский Р.Р. Создание протяженных плазменных каналов в атмосфере для направленной передачи энергии электромагнитного излучения или электрического тока // Инновация и экспертиза. 2013. Вып. 1, № 10. С. 16–24.
5. Аполлонов В.В., Василяк Л.М., Казанцев С.Ю., Кононов И.Г., Поляков Д.Н., Сайфулин А.В., Фирсов К.Н. Направление электрического разряда сплошной лазерной искрой при фокусировке излучения СО₂-лазера коническим зеркалом // Квант. электрон. 2002. Т. 32, № 2. С. 115–120.
6. Базелян Э.М., Райзер Ю.П. Физика молнии и молниезащита. М.: Физматлит, 2001. 319 с.
7. Баландин С.Ф., Донченко В.А., Мышкин В.Ф., Павлов И.И., Погодаев В.А., Хазан В.Л., Хан В.А. Влияние электронных ореолов на рассеивающие свойства твердых частиц в СВЧ-диапазоне // Оптика атмосф. и океана. 2024. Т. 37, № 3. С. 207–213. DOI: 10.15372/AOO20240304; Balandin S.F., Donchenko V.A., Myshkin V.F., Pavlov I.I., Pogodaev V.A., Khazan V.L., Khan V.A. The effect of electronic halos on the scattering properties of solid particles in the Microwave Range // Atmos. Ocean. Opt. 2024. V. 37, N 3. P. 320–326.
8. Пятницкий Л.Н., Коробкин В.В. Волновые пучки с компенсированной дифракцией и протяженные плазменные каналы на их основе // Труды института общей физики. 2000. Т. 57, № 59. С. 59–114.
9. Александров Г.Н. О механизме искрового разряда с отрицательно заряженного острия. Молния // Журн. техн. физ. 1967. № 37. С. 288–293.
10. Sekhon J.S., Verma S.S. Plasmonics: The future wave of communication // Current Sci. 2011. V. 101, N 4. P. 484–488.
11. Аполлонов В.В. Сверхдлинный проводящий канал для передачи энергии // Вестн. РАЕН. 2010. Т. 10, № 3. С. 78–81.
12. Бункин Ф.В., Савранский В.В. Оптический пробой газов, инициируемый тепловым взрывом взвешенных макроскопических частиц // ЖЭТФ. 1973. Т. 65, № 6(12). С. 2185–2195.
13. Дергачев А.А. Формирование и характеристики плазменных каналов при филаментации фемтосекундного лазерного излучения в воздухе: автореф. дис. ... канд. физ.-мат. наук. М.: МГУ, 2014. 21 с.
14. Зворыкин В.Д., Левченко А.О., Устиновский Н.Н. Управление протяженными высоковольтными электрическими разрядами в атмосферном воздухе УФ-излучением KrF-лазера // Квант. электрон. 2011. Т. 41, № 3. С. 227–233.
15. Зворыкин В.Д., Ионин А.А., Левченко А.О., Селезнев Л.В., Синицын Д.В., Сметанин И.В., Устиновский Н.Н., Шутов А.В. Протяженные плазменные каналы в воздухе, созданные УФ-лазером, и их применение для управления электрическими разрядами // Физика плазмы. 2015. Т. 41, № 2. С. 125–162.
16. Захарченко С.В., Синтюрин Г.А., Скрипкин А.М. Влияние частиц аэрозоля на частоту возникновения искр в протяженном лазерном пробое // Письма в ЖТФ. 1980. Т. 6, № 17. С. 1065–1069.
17. Зуев В.Е., Землянов А.А., Копытин Ю.Д., Кузиковский А.В. Мощное лазерное излучение в атмосферном аэрозоле. Новосибирск: Наука, 1984. 220 с.
18. Хаксли Л., Кролптон Р. Диффузия и дрейф электронов в газах. М.: Мир, 1977. 672 с.
19. Пшежецкий С.Я., Дмитриев М.Т. Радиационные физико-химические процессы в воздушной среде. М.: Атомиздат, 1978. 183 с.
20. Balandin S.F., Donchenko V.A., Zemlyanov A.A., Myshkin V.F., Khan V.A., Abramova E.S. Electrical parameters of a laser beam channel in the atmosphere. I // Russ. Phys. J. 2019. V. 62, N 4. P. 576–580.
21. Abramova E.S., Balandin S.F., Donchenko V.A., Myshkin V.F., Potekaev A.I., Khan V.A. Lower-threshold ionization in laser channel propagation // Russ. Phys. J. 2020. V. 63, N 2. P. 338–343.
22. Баландин С.Ф., Мышкин В.Ф., Потекаев А.И., Хан В.А., Оразымбетова А.К., Оспанова Н.А. Процессы ионизации при воздействии длинных лазерных импульсов на углеродный аэрозоль. I // Изв. вузов. Физика. 2022. Т. 65, № 2. С. 148–156.
23. Стариковский А.Ю., Александров Н.А. Управление газодинамическими потоками с помощью сверхбыстрого локального нагрева в сильно неравновесной импульсной плазме // Физика плазмы. 2021. Т. 47, № 2. С. 126–192.
24. Власов П.А., Заслонко И.С., Карасевич Ю.К., Лидский Б.В. Влияние термического распада аэрозольных частиц на определение их функции распределения по размерам в ударных волнах // Теплофизика высоких температур. 1997. Т. 35, № 6. С. 947–954.
25. Баландин С.Ф., Копытин Ю.Д., Тихомиров И.А., Тюлькин И.С., Хан В.А., Юданов В.А. Долгоживущая аэрозольная плазма, инициируемая излучением импульсного СО₂-лазера // ЖТФ. 1988. Т. 58, № 2. С. 324–327.
26. Горбатов А.В., Самуйлов Е.В. Определение проводимости аэрозольной плазмы // Теплофизика высоких температур. 1978. Т. 16, вып. 2. С. 225–230.
27. Гринвуд Н., Эрншо А. Химия элементов. Т. 1. М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2008. 607 с.
28. Зуев В.Е. Прозрачность атмосферы для видимых и инфракрасных лучей. М.: Советское радио, 1966. С. 320.