激光引雷研究中的若干基础物理问题

激光引雷是一种新概念的防范雷击的技术,其基本原理是利用高强度的激光电离空气而产生一条放电通道,以引导闪电沿安全的路径释放。为促进该技术的应用研究,中国科学家在激光引雷这一领域也开展了多年的研究工作,在激光等离子体通道的产生及其控制,通道寿命的延长以及激光引导放电等基本物理问题上取得了一系列重要的进展。本文介绍了激光引雷技术的基本原理,发展历史和研究现状以及目前面临的科学和技术问题,主要包括如何产生长距离、长寿命的等离子体通道及激光诱导高压放电的基本物理过程。

对超短脉冲激光引雷产生的等离子体通道的特性分析

利用隧道电离诱导闪电模型 ,对超短脉冲激光在大气中产生弱等离子体通道的电阻和阈值强度进行了分析和计算。结果显示 :强度为 1 0 14 W/cm2量级的超短脉冲激光产生的气体等离子体通道有较好的导电性 ,所需激光能量很小 ,说明在该模型下激光能量的利用效率很高。

激光引雷

科学家首次使用激光将闪电转移到安全目标上。这项实验是在瑞士阿尔卑斯山北部的桑蒂斯山顶进行的。科学家过去曾在实验室中成功用激光改变电流的路径,但在自然环境中实现这一目标是非常困难的。科研人员先是把激光器运到海拔2500米的桑蒂斯山顶上,再将它固定在一座124米高的信号塔上,使其指向天空。

飞秒激光脉冲在大气中的光丝现象及其应用

分析了飞秒激光脉冲在大气中传输时光丝的形成机理。克尔效应引起的光束自聚焦与多光子电离产生的等离子体散焦作用共同导致光丝的形成和长距离传输。讨论了光丝长距离传输特性在超宽带激光雷达和激光引导闪电等方面的潜在应用。

野外环境下太瓦飞秒激光等离子体通道特性研究

对太瓦(TW)飞秒激光在自然大气中传输时产生的超长等离子体通道的物理性质进行了研究。试验结果证实2 TW飞秒激光在大气中自由传输时实现了2km长的等离子体通道,长距离传输后通道内的等离子体电子密度约为10^11 cm^-3,仍然保持良好的导电性。高压放电试验也证实了有等离子体通道存在,可以将放电电压降低30%,说明激光诱导高压放电的有效性。本次试验研究表明长度为公里量级、长寿命大气等离子体通道的实现是可行的,将为激光引雷、大气监测、人工干预气候等实用化应用扫清技术上的障碍。

激光等离子体通道技术及其应用

激光等离子体通道技术是利用高强度的激光电离空气而产生一条放电通道，用以引导电信号或电能沿的路径释放。文章通过介绍激光等离子体通道技术的国内外进展，探讨了其进一步应用的技术瓶颈，提出了发展激光等离子体通道的研究内容，并展望了其军事应用前景。

Petawatt激光与应用

对Petawatt激光及其应用开发和典型事例作一概要论述 .

主动防雷研究现状分析

雷电是目前最严重的气象灾害之一,现有的防雷技术多属于“被动”避雷的防护类型,并不能完全保护目标物,因此亟需从“被动”避雷向“主动”防雷过渡。依托现有避雷设备上改进的主动防护和直接引雷防护两方面介绍了目前主动防雷技术的研究现状,以及详细分析了可控放电避雷针、火箭引雷技术、激光引雷技术的研究现状,并对防雷工作的未来发展趋势作出相关展望。

超短脉冲激光在引导闪电中的应用

超短超强激光可以在大气中引起非线性效应以及产生等离子体 ,超短超强激光的非线性自聚焦和等离子体散焦的平衡可以使激光在大气中传播很长的距离 ,从而产生一条较长的低密度的等离子体通道 .文章对其形成的原理和利用其引导闪电的可行性进行阐述 ,说明该通道在外场下可以触发和引导闪电到安全地点 .对其机制的深入研究对工业和国防应用具有重要的意义 .