Optikai kisülés

Optikai kisülés - a nagyfrekvenciás kisülések gázokban, amelyek az optikai tartományban lévő sugárzási frekvenciákon figyelhetők meg . Az optikai kisüléseket általában erős lézersugárzás váltja ki . Az optikai kisüléseknek két fő típusa van: az optikai törés (vagy lézerszikra) és a folyamatos optikai kisülés.

Optikai meghibásodás

Egy gáz optikai lebomlása figyelhető meg, ha kellően erős lézerimpulzusokat fókuszálnak. A hatás levegőben történő megfigyeléséhez szükséges jellemző intenzitás körülbelül 10 11 W / cm 2 (az elektromos tér megfelelő amplitúdója 6 × 10 6 V / cm). Ilyen intenzitást először 1963 -ban értek el a Q-kapcsolós lézer megjelenése kapcsán .

Küszöb mező

Általános esetben az a küszöbmező, amelynél az optikai törés észlelhető, számos tényezőtől függ: a gáz típusától, nyomásától , a használt fény frekvenciájától, a fókuszpont méretétől, az impulzus időtartamától és az intenzitás eloszlásától. a keresztmetszet.

Nem túl magas nyomáson a küszöbintenzitás csökken, de 100-1000 atm nagyságrendű nyomáson. (gáztól függően) emelkedni kezd. A monoatomos gázok küszöbértéke általában alacsonyabb, mint a molekuláris gázoké. A látható és infravörös frekvenciák tartományában a küszöbmező nagysága a frekvencia csökkenésével csökken. A küszöbmező is csökken a fókuszrégió méretének csökkenésével, és szintén jelentéktelen mértékben az impulzus időtartamának növekedésével.

Bontás fizika

Az optikai lebomlás alapja az elektronlavina kialakulásának hatása , míg a magelektronok a gázmolekulák vagy atomok többfoton ionizációja következtében jelennek meg . Amikor a lézersugárzás kölcsönhatásba lép egy atommal, több (10-20 nagyságrendű) foton abszorbeálódik , egy elektron kilökődése kíséretében. Egy elektron felgyorsul a lézerhullám mezőjében, és amikor más atomokkal ütközik, azok ionizációját idézi elő , és egy másik elektront szül. Ekkor már két elektront felgyorsít a mező, és az atomokkal való ütközésben további két elektron keletkezik. Így a szabad elektronok számának lavinaszerű növekedése következik be.

Ahhoz, hogy a törés bekövetkezzen, szükséges, hogy a lézerimpulzus hatására kellően nagy számú elektron keletkezzen. Alacsony nyomáson és magas frekvencián (úgy, hogy ahol a sugárzási frekvencia az elektronok semleges atomokkal és molekulákkal való ütközésének gyakorisága ), akkor a lavina növekedési sebességét az érték határozza meg , ahol az elektromos tér amplitúdója, a gáznyomás. Ellenkező esetben, amikor , a lavina növekedési ütemét az érték határozza meg , vagyis gyakorlatilag nem függ a fény frekvenciájától, és a nyomás növekedésével csökken. $\omega ^{2}\gg \nu _{m}^{2}$ $\omega$ $\nu_{m}$ $(E/\omega )^{2}p$ $E$ $p$ $\omega ^{2}\ll \nu _{m}^{2}$ $E^{2}/p$

Folyamatos optikai kisülés

A folyamatos optikai kisülés egy lézersugárzás által támogatott álló gázkisülés egy már meglévő viszonylag sűrű plazmában . Ezt a fajta kisülést elméletileg megjósolták és kísérletileg 1970-ben határozták meg.

A plazma kb. 10 000 K hőmérsékletű fenntartásának egyik módja a folyamatos optikai kisülés, azonban más módszerekkel ( ív- , indukciós vagy mikrohullámú kisülés ) nem igényel szerkezeti elemeket (elektródák stb.) energiát szolgáltatni. Ez lehetővé teszi kisülések létrehozását a forrástól jelentős távolságban, valamint nehezen elérhető helyeken.

Irodalom

Y. P. Reiser . Optikai kisülések // Fizikai enciklopédia : [5 kötetben] / Ch. szerk. A. M. Prohorov . - M . : Great Russian Encyclopedia , 1992. - T. 3: Magnetoplazma - Poynting tétele. - S. 448-451. — 672 p. - 48.000 példány. — ISBN 5-85270-019-3 .