формирование сплошной протяженной лазерной искры и электрофизические свойства ее канала

• Автор: Полонский, Леонид Яковлевич
• Шифр специальности: 01.04.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1985
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 185 c. : ил

Глава I. ПОЛУЧЕНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ ОПТИЧЕСКИХ РАЗРЯДОВ

§ 1.1. Оптические разряды при различных режимах работы лазера и способах фокусировки его
излучения

§ 1.2. Результаты исследования оптических разрядов

Выводы к главе I

Глава 2. ОСОБЕННОСТИ АКСИКОННОЙ ФОКУСИРОВКИ ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

§ 2.1. Сравнение процесса фокусировки сферической и конической линзами

§ 2.2. Расчет интенсивности в каустике аксикона

конической формы

§ 2.3. Оптимизация условии фокусировки аксиконом

§ 2.4. Оценка размеров протяженных лазерных искр

при аксиконной фокусировке лазерного излучения
§ 2.5. О возможности программирования последовательности пробоя отдельных участков на
оси фокусировки аксикона
Выводы к главе
Глава 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА
§ З.Г. Функциональная схема установки
§. 3.2. Мощный лазер
§ 3.3. Зондирующий лазер
§ 3.4. Система синхронизации
Выводы к главе

Глава 4.. ДИНАМИКА И ЭЛЕКТРОФИЗИКА ПРОТЯЖЕННЫХ ЛАЗЕРНЫХ
ИСКР
§ 4.1. Определение длины лазерных искр при различных параметрах лазерного импульса и фокусирующего аксикона
§ 4.2. Электронно-оптическая регистрация процесса оптического пробоя с наносекундным временным разрешением
§ 4.3. Динамика развития оптического пробоя и
структура лазерных искр
§ 4.4. Электрофизические свойства протяженных лазерных искр
Выводы к главе 4
Глава 5. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
§ 5.1. Зависимость длины лазерной искры от параметров лазерного импульса и фокусирующего
аксикона
§ 5.2. Время формирования лазерной искры
§ 5.3. Газодинамика протяженных лазерных искр
§ 5.4. Электропроводность канала искры и перспективы использования протяженных лазерных искр для
коммутации разрядных промежутков
Выводы к главе
Заключение
Литература

Бурное развитие физики оптического пробоя стимулируется как интересными физическими явлениями, возникающими в процессе пробоя, так и многочисленными применениями оптических разрядов, В литературе имеются предложения использовать лазерные искры в управляемом термоядерном синтезе для получения высокотемпературной плазмы [I.] и для транспортировки пучков заряженных частиц к термоядерной мишени [2-4] , для создания в атмосфере лазерно-плазменных антенн и волноводов [б] , для коммутации электродов [б] , в качестве активной среды плазменного лазера [7] и для дистанционного контроля химического состава газовой смеси [в].
Одной из важных областей использования оптических разрядов является коммутация разрядных промежутков. Для разработки высоковольтных быстродействующих коммутаторов необходимо формировать сплошные лазерные искры значительной длины (десятки сантиметров и более) . Однако обычно длинные лазерные искры имеют дискретную структуру, в которой отдельные точечные очаги пробоя чередуются с областями нейтрального газа [9].
Известно несколько попыток получения сплошных протяженных оптических разрядов. В [ю]использован для этой цели режим медленного горения оптического разряда, позволяющий за 5 мс сформировать разряд длиной 20 см. Оптический разряд примерно такой же длины создан за 10 мкс фокусированием излучения на мишень [п]. Однако эти методы не позволяют осуществить быструю коммутацию и получить высокопроводящие каналы разряда, поскольку за время формирования первоначально возникшие области сильно остывают. Следует также отметить, что вопрос о наличии сплошного канала в подобных разрядах остается открытым, так как никакого их электрофизического исследования не проводилось.
Более быстрое формирование сплошного оптического разряда на

Введением в оптическую схему дифференцированной по радиусу лазерного пучка световой задержи (временного корректора) можно изменить последовательность пробоя различных участков газа вдоль фокального отрезка, обеспечив распространение волны пробоя от дальнего конца фокального отрезка к аксикоиу, одновременный пробой по всей длине или любую другую запрограммированную заранее последовательность.
Оптическая схема фокусировки лазерного излучения с использованием пространственного и временного корректоров приведена на рис. 2.12 [77].
Излучение лазера I проходит через временной корректор 2, состоящий из системы зеркал разного диаметра 4-7 и обеспечивающий облучение участков фокального отрезка в заранее заданной последовательности. После этого свет попадает на коноидный аксикон 3, выполняющий роль пространственного корректора. Вдоль фокального отрезка происходит оптический пробой и образуется лазерная искра 8.
Условие одновременности пробоя по всему фокальному отрезку может быть получено, если потребовать, чтобы оптическая разность хода <^1 между последовательными звеньями временного корректора компенсировала разность хода соответствующих лучей, возникающую при прохождении аксикона и расстояния до оси фокусировки. С использованием (2.10) получаем из рис. 2
Устройство, собранное по схеме рис. 2.12, может быть полезно для быстрой коммутации длинных разрядных промежутков. Оно позволяет получит однородный по всей длине пробоя плазменный канал в газе за время ~ I не.