reklama
reklama
reklama
reklama
reklama
reklama
reklama
© grzegorz kula dreamstime.com Nauka | 28 pa藕dziernika 2014

Polscy naukowcy sfilmowali laserowy strza艂 rodem z „Gwiezdnych Wojen”

Testy nowego, kompaktowego lasera wielkiej mocy sta艂y si臋 dla naukowc贸w z (CL IChF PAN i FUW) okazj膮 do sfilmowania przelotu ultrakr贸tkiego impulsu laserowego przez powietrze.
Nagranie sporz膮dzone przez badaczy z Centrum Laserowego Instytutu Chemii Fizycznej Polskiej Akademii Nauk i Wydzia艂u Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego przedstawia w臋dr贸wk臋 艣wietlnego pocisku w ekstremalnie wolnym tempie, zbli偶onym do znanego mi艂o艣nikom fantastyki z ekran贸w kin - Gdyby ktokolwiek chcia艂 sfilmowa膰 pojedynczy impuls 艣wietlny, tak by ten porusza艂 si臋 na filmie r贸wnie wolno co na naszym nagraniu, musia艂by u偶y膰 kamery pracuj膮cej z szybko艣ci膮 miliarda klatek na sekund臋 - m贸wi dr hab. Yuriy Stepanenko, kieruj膮cy zespo艂em odpowiedzialnym za budow臋 lasera. Kamery rejestruj膮ce jednym ci膮giem miliardy klatek na sekund臋 nie istniej膮. Aby sfilmowa膰 propaguj膮cy si臋 impuls laserowy, naukowcy z Centrum Laserowego IChF PAN i FUW pos艂u偶yli si臋 znanym ju偶 wcze艣niej trikiem. Odpowiednio zaadaptowan膮 kamer臋 zsynchronizowano z laserem generuj膮cym impulsy laserowe z szybko艣ci膮 ok. 10 strza艂贸w na sekund臋. Zrobiono to w taki spos贸b, aby przy ka偶dym kolejnym impulsie kamera rejestrowa艂a obraz minimalnie op贸藕niony wzgl臋dem poprzedniego.
- Tak naprawd臋 w ka偶dej klatce naszego filmu wida膰 inny impuls laserowy, wyja艣nia dr Pawe艂 Wnuk (CL IChF PAN i FUW) i uzupe艂nia: - Na szcz臋艣cie fizyka wci膮偶 pozostawa艂a ta sama. Na nagraniu mo偶emy wi臋c obserwowa膰 wszystkie efekty zwi膮zane z przemieszczaniem si臋 impulsu laserowego w przestrzeni, w szczeg贸lno艣ci zmiany w o艣wietleniu otoczenia w zale偶no艣ci od po艂o偶enia impulsu oraz tworzenie si臋 rozb艂ysk贸w na 艣cianach w chwili, gdy 艣wiat艂o przechodzi przez rozpraszaj膮cy je ob艂ok skroplonej pary wodnej.
Impuls laserowy, trwaj膮cy kilkana艣cie femtosekund (milionowych cz臋艣ci miliardowej cz臋艣ci sekundy), by艂 generowany przez laser zbudowany w Centrum Laserowym IChF PAN i FUW. Mia艂 tak wielk膮 moc, 偶e praktycznie natychmiast jonizowa艂 napotkane atomy. W rezultacie wzd艂u偶 impulsu tworzy艂o si臋 w艂贸kno plazmy 鈥 filament. Dzi臋ki odpowiedniemu doborowi parametr贸w pracy lasera, umo偶liwiaj膮cemu zbalansowanie z艂o偶onych oddzia艂ywa艅 mi臋dzy polem elektromagnetycznym impulsu a plazm膮 filamentu, wi膮zka 艣wietlna lasera nie rozbiega艂a si臋 w powietrzu, a przeciwnie, ulega艂a samoogniskowaniu. Powodowa艂o to, 偶e impuls m贸g艂 si臋 efektywnie przemieszcza膰 na znacznie wi臋ksze odleg艂o艣ci ni偶 impulsy mniejszej mocy, a przy tym zachowywa艂 swoje pierwotne parametry. - Warto zauwa偶y膰, 偶e cho膰 strzelamy laserem o 艣wietle z zakresu bliskiej podczerwieni, to taka wi膮zka laserowa propaguj膮c si臋 w powietrzu zmienia sw贸j kolor na bia艂y. Dzieje si臋 tak, poniewa偶 oddzia艂ywanie impulsu z plazm膮 generuje 艣wiat艂o o wielu r贸偶nych d艂ugo艣ciach fal. Odbierane jednocze艣nie, fale te daj膮 wra偶enie bieli - dodaje dr Stepanenko. Zdolno艣膰 impuls贸w 艣wietlnych z nowego lasera do penetrowania atmosfery na znaczne odleg艂o艣ci to cecha, kt贸r膮 warszawscy naukowcy wykorzystali podczas demonstracji lidaru, przyrz膮du, kt贸ry mo偶e by膰 stosowany do zdalnych bada艅 zanieczyszczenia atmosfery. Fakt, 偶e impulsy podczas przelotu generuj膮 艣wiat艂o bia艂e, jest w tym kontek艣cie istotn膮 zalet膮. 艢wiat艂o o r贸偶nych d艂ugo艣ciach fal oddzia艂uj膮c z atomami i cz膮steczkami w powietrzu jest w stanie dostarczy膰 znacznie bogatszej informacji. Oznacza to, 偶e lidar zbudowany z u偶yciem nowego lasera b臋dzie m贸g艂 wykrywa膰 wi臋ksz膮 liczb臋 pierwiastk贸w i zwi膮zk贸w chemicznych zanieczyszczaj膮cych atmosfer臋. Zdj臋cia i filmy balistycznego impulsu laserowego i filament贸w plazmy wykonano podczas test贸w kompaktowego lasera wytwarzaj膮cego impulsy femtosekundowe o mocy ponad 10 terawat贸w, zbudowanego w Centrum Laserowym IChF PAN i FUW. Nowatorski przyrz膮d wykorzystuje bezpo艣redni przekaz energii z wi膮zki lasera pompuj膮cego do wi膮zki wzmacnianej. Dzi臋ki efektom optyki nieliniowej 艣wiat艂o jest wzmacniane setki milion贸w razy na odcinku zaledwie kilku centymetr贸w przy sprawno艣ci ponad 30%, wy艣mienitej w艣r贸d urz膮dze艅 tej klasy. Zastosowany w laserze wieloprzej艣ciowy optyczny wzmacniacz parametryczny NOPCPA (Noncollinear Optical Parametric Chirped Pulse Amplifier) jest w艂asn膮 konstrukcj膮, rozwijan膮 w Centrum Laserowym IChF PAN i FUW od 2005 roku w zespole prof. dr. hab. Czes艂awa Radzewicza. Badania nad nowym wzmacniaczem parametrycznym s膮 prowadzone ze 艣rodk贸w Narodowego Centrum Bada艅 i Rozwoju.
reklama
reklama
reklama
reklama
Za艂aduj wi臋cej news贸w
February 15 2019 09:57 V12.1.1-1