اسماعیل مخلصی دوشنبه 8 آذر 1395 06:03 ب.ظ نظرات ()


با توجه به کاربردهای مهم لیزرهای فمتوثانیه‎ای در صنعت نظامی(سایت‎های ضد موشکی)، اسپکتروسکپی جو،تخلیه‎ی الکتریکی مناطق ابری و .... مطالعات گسترده‎ای در این زمینه در دنیا صورت گرفته است. یکی از عوامل اساسی در  بحث ایجاد رشته‎های ناشی از لیزرهای با پهنای کوچک(در حدود فمتوثانیه) نیروهای غیرخطی است. این لیزرها در اثر برهم‎کنش با هوا پلاسما ایجاد کرده و پلاسمای حاصل به‎صورت رشته در هوا منتشر می‎شود. ازطرف دیگر خود این نیروها می‎توانند عامل بسیاری ازپدیده‎های غیر خطی دیگر شوند. از اثرات این نیروها، تولید پلاسمای کم چگال واثر آن بر روی انتشار پالس‎های لیزری فمتو ثانیه‎ای از درون گازها را می‎توان نام برد. به‎طور عملی آزمایش‎های اخیر، نشان داده‎اند که پالس‎های لیزری با توان بالا یک رشته‎نوری پایدار تولید کرده‎اند که در شرایط آزمایشگاهی با توان در حدود چندگیگاوات به طول 100متر، و با توان در حدود تراوات، به طول چندین کیلومتر در هوا منتشر شده‎اند. در مدل‎های ابتدائی علت ایجاد رشته‌ی پلاسمائی، برقراری تعادل میان سه عامل، خود‎کانونی ناشی از اثر‎کر، واگرائی ناشی از پلاسما و پخش‎شد‎گی طبیعی پالس لیزر در هوا بود.در مدل بازسازی متحرک فضائی با فروریزش قسمت پیشرو پالس، فوتون‎های پراکنده شده می‌توانند با یونیزه کردن هوا رشته‎های ثانویه‎ای را ایجادکنند. در حقیقت رشته اصلی به عنوان دریائی ازفوتون‎ها این رشته‎ها را تغذیه می‎کند، اما درصد بسیار کمی از انرژی صرف تولید هر یک از این رشته‎های ثانویه می‎شود و بقیه‎ی انرژی برای بازسازی پالس به رشته اصلی برمی‎‍‎گردد. سازوکار بازسازی فضائی در هر کدام از این رشته‎‌‌های ثانویه صورت‌گرفته و در نتیجه طول این رشته‌ها نیز می‎تواند بلند باشد. پدیده‎ی چند رشته‎ای شدن، انشعاب رشته‎های کوچکتر از رشته‎ی اصلی می‎باشد که از نظر زمانی و مکانی به صورت کاتوره‎ای به‎وجود می‎آیند زمانی این پدیده رخ می‎دهد که توان پالس‎های فمتوثانیه‎ای منتشره در هوا به چندین برابر توان بحرانی در هوا برسد. با افزایش انرژی پالس ورودی طول رشته‎ی نوری زیاد می‎شود در حالی که افزایش توان، باعث چند رشته‎ای شدن پالس می‎شود. آزمایش‎ها نشان می‎دهند که درصد خیلی کمی از انرژی پالس صرف تولید پلاسما می‎شود و قسمت عمده‎ی آن در رشته‎ی نوری به دام می‎افتد. در مدل‎های قبلی دلیل کافی برای عبور رشته‎ی نوری بیشتر از محدوده‎ی رایلی ارائه نشد ولی وجود نیروی غیر خطی پاندروماتیو در این مقاله، افزایش طول رشته‎ی نوری به اندازه‎ی چندین محدوده‎ی رایلی را دقیقا" توجیه می‎کند.