Том 33, номер 04, статья № 9

Мышкин В. Ф., Баландин С. Ф., Донченко В. А., Погодаев В. А., Хан В. А., Абрамова Е. С., Кулаков Ю. И., Павлова М. С., Хазан В. Л., Хорохорин Д. М. Генерация электрических и магнитных полей при распространении высокоинтенсивного лазерного излучения в атмосфере. // Оптика атмосферы и океана. 2020. Т. 33. № 04. С. 302–308. DOI: 10.15372/AOO20200409.
Скопировать ссылку в буфер обмена
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 Nоч = 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.