![[personal profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/user.png){kind=small}
Про оптику - новое коротенько.
http://habrahabr.ru/post/231535/
Американские учёные разработали воздушный световод, который многократно улучшает распространение лазерного луча в атмосфере.
Распространение лазерного луча в воздухе, особенно если его мощность высока, довольно ограничено из-за взаимодействия с атмосферой. Лазер нагревает газ, через который проходит, из-за чего меняется плотность, а значит и коэффициент преломления воздуха на пути луча. Атмосфера начинает работать, как линза, рассеивающая луч. Учёные из Мэрилендского университета в Колледж-Парке придумали, как преодолеть негативные последствия этого эффекта. Для этого они использовали несколько дополнительных лазеров, расположенных вокруг основного.
Вспомогательные лазеры дают короткую фемтосекундную вспышку перед тем как включается основной лазер. Эта вспышка прогревает воздух вокруг пути, по которому пойдёт основной луч, формируя воздушный световод с зоной повышенного давления внутри и пониженного — по периметру. Благодаря этому основной луч рассеивается гораздо меньше. Похожий принцип используется в оптоволокне — его внешние и внутренние слои имеют разный коэффициент преломления, из-за чего свет распространяется с минимальными потерями, никогда не касаясь стенок световода. На иллюстрации показана схема работы такого световода и фотографии его профиля при использовании четырёх и восьми вспомогательных лазеров
Эффект воздушного световода позволит на несколько порядков улучшить соотношение сигнал-шум везде, где луч лазера распространяется в атмосфере на значительные расстояния — в лидарх, системах связи и лазерных спектроскопах, подобных тому, что установлен на марсоходе Curiosity. Кроме того, возможно и военное применение, среди спонсоров исследования — ВВС США и агентство Defense Threat Reduction Agency (DTRA). Как известно, в прошлом году прошли успешные испытания лазерной пушки, которая способна уничтожать дроны и небольшие лодки противника. В перспективе такие лазеры могли бы заменить дорогостоящие ракеты, но они пока работают лишь на небольших расстояниях из-за рассеивания луча.
--
Из коментов: В топике упущен довольно важный момент — зона повышенного давления в центре создается не просто за счет прогрева воздуха и снижения давления вокруг, а за счет звуковой волны, формирующейся за счет очень быстрого нагрева. Причем условия подбираются таким образом, чтобы сфокусировать эту волну в центре пучка:
«The rapid heating caused by the laser pulses generates a ring of tiny sound waves that converge on a center point, creating a high-pressure channel in the middle»
«Быстрый нагрев с помощью лазерных импульсов создает кольцо небольших звуковых волн, которые сходятся в центральной точке, формируя канал высокого давления в середине»
Скорее всего излучение, которое собираются передавать по такому каналу — тоже импульсное, хотя и не обязательно фемтосекундное. ИМХО для коммуникаций это не очень интересно, поскольку гораздо проще увеличить диаметр пучка, что снизит как плотность мощности (а значит и нагрев воздуха и прочие нежелательные эффекты), так и дифракционную расходимость.
Американские учёные разработали воздушный световод, который многократно улучшает распространение лазерного луча в атмосфере.
Распространение лазерного луча в воздухе, особенно если его мощность высока, довольно ограничено из-за взаимодействия с атмосферой. Лазер нагревает газ, через который проходит, из-за чего меняется плотность, а значит и коэффициент преломления воздуха на пути луча. Атмосфера начинает работать, как линза, рассеивающая луч. Учёные из Мэрилендского университета в Колледж-Парке придумали, как преодолеть негативные последствия этого эффекта. Для этого они использовали несколько дополнительных лазеров, расположенных вокруг основного.
Вспомогательные лазеры дают короткую фемтосекундную вспышку перед тем как включается основной лазер. Эта вспышка прогревает воздух вокруг пути, по которому пойдёт основной луч, формируя воздушный световод с зоной повышенного давления внутри и пониженного — по периметру. Благодаря этому основной луч рассеивается гораздо меньше. Похожий принцип используется в оптоволокне — его внешние и внутренние слои имеют разный коэффициент преломления, из-за чего свет распространяется с минимальными потерями, никогда не касаясь стенок световода. На иллюстрации показана схема работы такого световода и фотографии его профиля при использовании четырёх и восьми вспомогательных лазеров
Эффект воздушного световода позволит на несколько порядков улучшить соотношение сигнал-шум везде, где луч лазера распространяется в атмосфере на значительные расстояния — в лидарх, системах связи и лазерных спектроскопах, подобных тому, что установлен на марсоходе Curiosity. Кроме того, возможно и военное применение, среди спонсоров исследования — ВВС США и агентство Defense Threat Reduction Agency (DTRA). Как известно, в прошлом году прошли успешные испытания лазерной пушки, которая способна уничтожать дроны и небольшие лодки противника. В перспективе такие лазеры могли бы заменить дорогостоящие ракеты, но они пока работают лишь на небольших расстояниях из-за рассеивания луча.
--
Из коментов: В топике упущен довольно важный момент — зона повышенного давления в центре создается не просто за счет прогрева воздуха и снижения давления вокруг, а за счет звуковой волны, формирующейся за счет очень быстрого нагрева. Причем условия подбираются таким образом, чтобы сфокусировать эту волну в центре пучка:
«The rapid heating caused by the laser pulses generates a ring of tiny sound waves that converge on a center point, creating a high-pressure channel in the middle»
«Быстрый нагрев с помощью лазерных импульсов создает кольцо небольших звуковых волн, которые сходятся в центральной точке, формируя канал высокого давления в середине»
Скорее всего излучение, которое собираются передавать по такому каналу — тоже импульсное, хотя и не обязательно фемтосекундное. ИМХО для коммуникаций это не очень интересно, поскольку гораздо проще увеличить диаметр пучка, что снизит как плотность мощности (а значит и нагрев воздуха и прочие нежелательные эффекты), так и дифракционную расходимость.