Этот сайт может зарабатывать партнерские комиссии по ссылкам на этой странице. Условия эксплуатации ,
Исследователям в США, финансируемым ВВС США, Агентством по уменьшению угрозы обороны (DTRA) и Национальным научным фондом, удалось превратить воздух в «оптическое волокно». Этот прорыв позволяет ученым создать воздушный волновод, позволяющий для гораздо лучшей передачи лазеров через свободное пространство - почти так же, как стеклянные и пластиковые волноводы обеспечивают эффективную передачу лазерного света по длинным отрезкам оптического волокна. Как вы могли догадаться из участия американских военных, это может быть большой новостью для лазерного оружия, но есть и последствия для лазерной связи и научных исследований.
Как мы рассказали в нашей популярной истории, Наука Лучевого Оружия Лазеры действительно сосут при путешествии по воздуху. Лазеры хороши на коротких расстояниях при низкой интенсивности (например, лазерные указки), но чтобы увеличить их эффективный диапазон или разрушительную мощность, вам действительно нужно набрать мощность - и, что довольно досадно, сильные лазеры имеют столько энергии, что они ионизируют воздух, что они путешествуют, создавая неприятный воздух ( цветение ), который быстро заставляет лазер терять когерентность и вспыхивать. В результате любой мощный лазер, который может быть использован для связи на больших расстояниях или для разделения батальона вражеских солдат на поле битвы, самоуничтожается после нескольких метров полета по воздуху. Вот почему, по большей части, лазеры почти исключительно используются в сочетании с волноводом, таким как оптическое волокно, которое поддерживает когерентность луча на большом расстоянии.
Схема воздушного волновода. Красные нити - это области низкого давления, вызванные фемтосекундным лазерным нагревом.
Теперь, однако, Говард Мильхберг и некоторые аспиранты из Университета Мэриленда создали воздушный волновод , позволяющий им излучать мощные лазеры намного дальше через открытое пространство, прежде чем они потерпят крах. Наука довольно сложна, но, по сути, волновод создается серией фемтосекундных лазерных импульсов. Быстрый нагрев, вызванный лазерными импульсами, генерирует кольцо крошечных звуковых волн, которые сходятся в центральной точке, создавая канал высокого давления в середине, окруженный областью низкого давления. Основной лазерный луч затем пропускается по этим каналам высокого давления, при этом свет отражается от нижнего показателя преломления области низкого давления - почти так же, как свет отражается по внутренней части стекловолокна. [DOI: Arxiv: 1404.5293 - «Сбор удаленных оптических сигналов воздушными волноводами».
Твердотельная система лазерного оружия ВМС США (LaWS). Этот воздушный волновод мог бы значительно повысить эффективность такого лучевого оружия.
На небольшом расстоянии в лаборатории, по словам Милчберга, волновод повысил качество сигнала на 50%, что может показаться не таким большим, но для более длинных расстояний - вот что это такое - это должно равняться отношению сигнал-шум улучшение около 104, что огромно .
Что касается реальных приложений, то существуют десятки сценариев, которые могут принести серьезные выгоды от использования воздушных волноводов. Milchberg и соавторы специально упоминают лазерную спектроскопию пробоя (технология Любопытство использует для анализа образцов горных пород на Марсе ), но дальний LIDAR а также лазерное оружие американских военных два других очевидных применения. Помимо вооружения и научных исследований, воздушные волноводы также могут значительно улучшить дальность и пропускную способность лазерные сети в свободном пространстве - которые уже безусловно самый быстрый беспроводные сети с наименьшей задержкой.
